О ПРИЧИНАХ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АВАРИИ НАМ ВРАЛИ ПЯТНАДЦАТЬ ЛЕТ…

Различных объяснений причин чернобыльской аварии набралось свыше сотни. А научно обоснованных всего две. Первая из них появилась в августе 1986 г. Суть её сводится к тому, что в ночь на 26 апреля 1986 г. персонал 4-го блока ЧАЭС в процессе подготовки и проведения чисто электротехнических испытаний шесть раз грубо нарушил регламент, т.е. правила безопасной эксплуатации реактора. Причём в шестой раз вывел из его активной зоны не менее 204 управляющих стержней из 211 штатных, т.е. более 96%. А до этого преднамеренно отключили почти все средства аварийной защиты. В результате этих действий реактор попал в неуправляемое состояние, и в какой-то момент в нём началась неуправляемая цепная реакция, которая закончилась тепловым взрывом.

Кроме этого, были указаны некоторые особенности конструкции реактора РБМК, которые «помогли» персоналу довести крупную аварию до размеров катастрофы. И в заключение сделан вывод, что «первопричиной аварии явилось крайне маловероятное сочетание нарушений порядка и режима эксплуатации, допущенных персоналом энергоблока».

В 1991 году вторая официальная государственная комиссия, образованная Госатомнадзором и состоящая в основном из эксплуатационщиков, дала другое объяснение причин чернобыльской аварии. Его суть сводилась к тому, что у реактора 4-го блока есть некоторые «конструкционные недостатки», которые «помогли» дежурной смене довести реактор до взрыва.

При этом исходным событием аварии считается нажатие кнопки АЗ-5, которое вызвало движение стержней вниз. Локальные тепловые нагрузки на тепловыделяющие сборки достигли величин, превышающих пределы их механической прочности. Разрыв нескольких циркониевых оболочек тепловыделяющих сборок привёл к частичному отрыву верхней защитной плиты реактора от кожуха. Это повлекло массовый разрыв технологических каналов и заклинивание всех стержней СУЗ, которые к этому моменту прошли примерно половину пути до нижних концевиков.

Следовательно, в аварии виноваты учёные и проектировщики, которые создали и спроектировали такой реактор и графитовые вытеснители, а дежурный персонал здесь ни при чём.

В 1996 г. третья официальная правительственная комиссия, в которой тоже тон задавали эксплуатационщики, проанализировав накопленные материалы, подтвердила выводы второй комиссии.

Шли годы. Обе стороны оставались при своём мнении. В результате сложилось странное положение, когда три официальные государственные комиссии, в состав которых входили авторитетные люди, изучали фактически одни и те же аварийные материалы, а пришли к диаметрально противоположным выводам.

Столь долгое существование противоречий между учёными и эксплуатационщиками поставило вопрос об объективном изучении всех накопленных за 15 лет материалов, связанных с чернобыльской аварией.

Сомнения перерастают в подозрения

Учёные заметили, что когда знакомишься с объёмными материалами Правительственной комиссии по расследованию причин чернобыльской аварии (далее Комиссия) бегло, то возникает ощущение, что она сумела построить довольно стройную и взаимосвязанную картину аварии. Но когда начинаешь читать их медленно и очень внимательно, в отдельных местах возникает ощущение какой-то недосказанности. Как будто комиссия что-то недорасследовала или что-то недосказала. Особенно это относится к эпизоду нажатия кнопки АЗ-5.

«В 1 ч 22 мин 30 с оператор на распечатке программы увидел, что оперативный запас реактивности составлял величину, требующую немедленной остановки реактора. Тем не менее, испытания начались.

В 1 ч 23 мин 04 с были закрыты СРК (стопорно-регулирующие клапаны. — Авт.), ТГ (турбогенератор) № 8... Имеющаяся аварийная защита по закрытию СРК… была заблокирована, чтобы иметь возможность повторить испытание, если первая попытка окажется неудачной...

Через некоторое время началось медленное повышение мощности.

В 1 ч 23 мин 40 с начальник смены блока дал команду нажать кнопку аварийной защиты АЗ-5, по сигналу от которой в активную зону вводятся все регулирующие стержни аварийной защиты. Стержни пошли вниз, однако через несколько секунд раздались удары…».

Кнопка АЗ-5 — это кнопка аварийного глушения реактора. Её нажимают в самом крайнем случае, когда в реакторе начинает развиваться какой-либо аварийный процесс, остановить который другими средствами нельзя. Но из цитаты ясно видно, что особых причин нажимать кнопку АЗ-5 не было, так как не было отмечено ни одного аварийного процесса.

Сами испытания должны были длиться 4 часа. Как видно из текста, персонал намеревался повторить свои испытания. А это заняло бы ещё 4 часа. То есть персонал собирался проводить испытания 4 или 8 часов. Но вдруг уже на 36-й секунде испытаний его планы поменялись, и он стал срочно глушить реактор. Напомним, что 70 секунд назад, отчаянно рискуя, он этого не сделал вопреки требованиям регламента. Практически все авторы отметили эту явную немотивированность нажатия кнопки АЗ-5.

Более того, «из совместного анализа распечаток ДРЕГ и телетайпов, в частности, следует, что сигнал аварийной защиты 5-й категории… АЗ-5 появлялся дважды, причём первый — в 01 ч 23 мин 39 с». Но есть сведения, что кнопку АЗ-5 нажимали 3 раза. Спрашивается, зачем нажимать её дважды или трижды, если уже с первого раза «стержни пошли вниз»? Если всё идёт по порядку, то почему персонал проявляет такую нервозность? И у физиков зародились подозрения, что в 1 ч 23 мин 40 с или чуть раньше что-то очень опасное всё-таки произошло, о чём умолчала комиссия и сами «экспериментаторы» и что заставило персонал резко поменять свои планы на прямо противоположные. Даже ценою срыва программы электротехнических испытаний со всеми вытекающими для них неприятностями, административными и материальными.

Эти подозрения усилились, когда учёные, изучавшие причины аварии по первичным документам (распечаткам ДРЕГ и осциллограммам), обнаружили в них расхождения во времени. Подозрения ещё больше усилились, когда обнаружилось, что для изучения им подсунули не подлинники документов, а их копии, «на которых отсутствуют отметки времени». Это сильно смахивало на попытку ввести учёных в заблуждение в отношении истинной хронологии аварийного процесса. И учёные вынуждены были официально отметить, что «наиболее полная информация по хронологии событий имеется лишь…до начала испытаний в 01 ч 23 мин 04 с 26.04.86 г.». А дальше «фактическая информация имеет существенные пробелы… и в хронологии восстановленных событий имеются существенные противоречия».

Сейсмический толчок

В 1995 году в СМИ появилась гипотеза, согласно которой чернобыльскую аварию вызвало узконаправленное землетрясение силой 3—4 балла, которое произошло в районе ЧАЭС за 16—22 секунды до аварии, что и было подтверждено соответствующим пиком на сейсмограмме.

Но сразу показалось странным, что на этих сейсмограммах отсутствуют пики от взрыва 4-го блока в его официальный момент. Объективно получалось, что сейсмические колебания, которых никто в мире не заметил, станционные приборы зарегистрировали. А вот мощный взрыв 4-го блока, который почувствовали многие, эти же приборы, способные обнаружить взрыв всего 100 т тротила на расстоянии 12 000 км, почему-то не зарегистрировали.

Все эти противоречия, а также отсутствие ясности по ряду вопросов в материалах по аварии только усилили подозрения учёных, что эксплуатационщики от них что-то скрывают. И со временем в голову стала закрадываться крамольная мысль: а не произошло ли на самом деле всё наоборот? Сначала грохнул двойной взрыв реактора. Над блоком взметнулось светло-фиолетовое пламя высотой 500 м. Всё здание 4-го блока содрогнулось. Бетонные балки заходили ходуном. В помещение пульта управления (БЩУ-4) «ворвалась взрывная волна, насыщенная паром». Потух общий свет. Остались гореть только три лампы, питавшиеся от аккумуляторов. И только после этого персонал, оправившись от первого шока, бросился нажимать свой «стоп-кран» — кнопку АЗ-5. Но уже было поздно. Реактор ушёл в небытие. На всё это могло уйти 10—20—30 секунд после взрыва. Тогда получается, что авария произошла не в 1 час 23 минуты 40 секунд, а несколько раньше. А это означает, что неуправляемая цепная реакция началась до нажатия кнопки АЗ-5.

Такая последовательность даёт естественное объяснение и экстренному неоднократному нажатию кнопки АЗ-5, и нервозности персонала в условиях, когда он собирался спокойно работать с реактором по крайней мере ещё 4 часа. И наличие пика на сейсмограмме в 1 час 23 мин 39 с, и его отсутствие в официальный момент аварии или несколько позже. А также разъяснить бы необъяснённые до сих пор события, случившиеся перед самым взрывом, такие, например, как «вибрации», «нарастающий гул», «гидроудары», «подпрыгивание» двух тысяч 350-килограммовых чушек «сборки 11» в центральном зале реактора и многие другие.

Сценарий аварии

Новая версия позволила обосновать наиболее естественный сценарий аварии. В 00 часов 28 мин 26.04.86 г., переходя в режим электротехнических испытаний, персонал на БЩУ-4 допустил ошибку при переключении управления с системы локального автоматического регулирования (ЛАР) на систему автоматического регулирования мощности основного диапазона (АР). Из-за этого тепловая мощность реактора упала ниже 30 МВт, а нейтронная мощность упала до ноля и оставалась такой в течение пяти минут, судя по показаниям самописца нейтронной мощности. В реакторе начался процесс самоотравления короткоживущими продуктами деления. Сам по себе этот процесс никакой ядерной угрозы не представлял. По мере его развития способность реактора поддерживать цепную реакцию уменьшается вплоть до полной его остановки независимо от воли операторов. Во всём мире в таких случаях реактор просто глушат, затем сутки-двое выжидают, пока реактор не восстановит свою работоспособность. А затем запускают его снова. Процедура эта считается рядовой и никаких трудностей для опытного персонала 4-го блока не представляла.

Но на реакторах АЭС эта процедура весьма хлопотная и занимает много времени. А в нашем случае она ещё срывала выполнение программы электротехнических испытаний со всеми вытекающими неприятностями. И тогда, стремясь «быстрее закончить испытания», как потом объяснялся персонал, они стали постепенно выводить из активной зоны реактора управляющие стержни. Такой вывод должен был компенсировать снижение мощности реактора из-за процессов самоотравления. Эта процедура на реакторах АЭС тоже обычная и ядерную угрозу представляет только в том случае, если вывести их слишком много для данного состояния реактора. Когда количество оставшихся стержней достигло 15, оперативный персонал обязан был реактор заглушить. Но он этого не сделал.

Кстати, первый раз такое нарушение случилось в 7 часов 10 минут 25 апреля 1986 г., то есть чуть ли не за сутки до аварии, и продолжалось примерно до 14 часов (см. рис.). Интересно отметить, что в течение этого времени поменялись смены оперативного персонала, поменялись начальники смены 4-го блока, начальники смены станции и другое станционное начальство и, как это ни странно, никто из них не поднял тревоги, как будто всё было в порядке, хотя реактор уже находился на грани взрыва. Невольно напрашивается вывод, что нарушения такого типа, по-видимому, были обычным явлением не только у 5-й смены 4-го блока.

Этот вывод подтверждают и показания И.Казачкова, работавшего 25 апреля 1986 г. начальником дневной смены 4-го блока: «У нас неоднократно было менее допустимого количества стержней — и ничего…», «…никто из нас не представлял, что это чревато ядерной аварией. Мы знали, что делать этого нельзя, но не думали…». Образно выражаясь, реактор долго «сопротивлялся» столь вольному обращению с ним, но персонал всё-таки сумел его «изнасиловать» и довести до взрыва.

Второй раз это случилось уже 26 апреля 1986 г. вскоре после полуночи. Но по какой-то причине персонал не стал глушить реактор, а продолжал выводить стержни. В результате в 01 час 22 мин 30 с в активной зоне оставалось 6—8 управляющих стержней. Но и это персонал не остановило, он приступил к электротехническим испытаниям. Очевидно, вывод стержней продолжался до самого момента взрыва. На это указывают фраза «началось медленное повышение мощности» и экспериментальная кривая изменения мощности реактора в зависимости от времени.

Во всём мире никто так не работает, ибо нет технических средств безопасного управления реактором, находящимся в процессе самоотравления. Не было их и у персонала 4-го блока. Конечно, никто из них не хотел взрывать реактор. Поэтому вывод стержней свыше разрешённых пятнадцати мог осуществляться только на основе интуиции.

В какой-то момент между 01 ч 22 мин 30 с и 01 ч 23 мин 40 с интуиция персоналу, по-видимому, изменила, и из активной зоны реактора оказалось выведено избыточное количество стержней. Реактор перешёл в режим поддержания цепной реакции на мгновенных нейтронах. Ещё не созданы и вряд ли когда-либо будут созданы технические средства управления реакторами в таком режиме. Поэтому в течение сотых долей секунды тепловыделение в реакторе возросло в 1500 — 2000 раз, ядерное топливо нагрелось до температуры 2500—3000 градусов, а далее начался процесс, который называется тепловым взрывом реактора. Его последствия сделали ЧАЭС «знаменитой» во всем мире.

Событием, инициировавшим неуправляемую цепную реакцию, было бы более правильно считать избыточный вывод стержней из активной зоны реактора. Как это произошло в остальных ядерных авариях, закончившихся тепловым взрывом реактора, в 1961 г. и в 1985-м. А уже после разрыва каналов полная реактивность могла возрасти за счёт парового и пустотного эффектов.

Неуправляемая цепная реакция в реакторе 4-го блока началась в не очень большой части активной зоны и вызвала местный перегрев охлаждающей воды. Скорее всего, она началась в юго-восточном квадранте активной зоны на высоте от 1,5 до 2,5 м от основания реактора. Когда давление пароводяной смеси превысило пределы прочности циркониевых труб технологических каналов, они разорвались. Изрядно перегретая вода почти мгновенно превратилась в пар довольно высокого давления. Этот пар, расширяясь, подтолкнул массивную 2500-тонную крышку реактора вверх. Для этого, как оказалось, вполне достаточно разрыва всего нескольких технологических каналов. На этом закончилась начальная стадия разрушения реактора и началась основная.

Двигаясь вверх, крышка последовательно, как в домино, разорвала остальную часть технологических каналов. Многие тонны перегретой воды почти мгновенно превратились в пар, и сила его давления уже довольно легко подкинула крышку на высоту 10—14 метров. В образовавшееся жерло ринулась смесь пара, обломков графитовой кладки, ядерного топлива, технологических каналов и других конструкционных элементов активной зоны реактора. Крышка реактора развернулась в воздухе и упала обратно ребром, раздавив верхнюю часть активной зоны и вызвав дополнительный выброс радиоактивных веществ в атмосферу. Ударом от этого падения можно объяснить двойной характер «первого взрыва».

Параллельно с этими механическими процессами в активной зоне реактора начались различные химические реакции. Из них особый интерес вызывает экзотермическая пароциркониевая реакция. Она начинается при 900 °С и бурно проходит уже при 1100 °С. В условиях аварии в активной зоне реактора 4-го энергоблока только за счёт этой реакции в течение 3 секунд могло образоваться до 5 000 куб. метров водорода.

Когда верхняя крышка взлетела в воздух, в центральный зал из шахты реактора вырвалась эта масса водорода. Здесь он образовал детонационную воздушно-водородную смесь, которая затем взорвалась, скорее всего, от случайной искры или раскалённого графита. Сам взрыв, судя по характеру разрушений центрального зала, носил бризантный и объёмный характер, аналогичный взрыву известной «вакуумной бомбы». Именно он и разнёс вдребезги крышу, центральный зал и другие помещения 4-го блока.

После этих взрывов в подреакторных помещениях начался процесс образования лавообразных топливосодержащих материалов. Но это уникальное явление — уже следствие аварии.

Основные выводы

1. Первопричиной чернобыльской аварии стали непрофессиональные действия персонала 5-й смены 4-го блока ЧАЭС, который, скорее всего, увлёкшись рискованным процессом поддержания мощности реактора, попавшего в режим самоотравления по вине персонала же, сначала «просмотрел» недопустимо опасный и запрещённый регламентом вывод управляющих стержней из активной зоны реактора, а затем «задержался» с нажатием кнопки аварийного глушения реактора АЗ-5. В результате в реакторе началась неуправляемая цепная реакция, которая закончилась его тепловым взрывом.

2. Ввод графитовых вытеснителей управляющих стержней в активную зону реактора не мог быть причиной чернобыльской аварии, так как в момент первого нажатия кнопки АЗ-5 в 01 час 23 мин 39 с уже не существовало ни управляющих стержней, ни активной зоны.

3. Причиной первого нажатия кнопки АЗ-5 послужил «первый взрыв» реактора 4-го блока, который произошёл примерно в период 01 час 23 мин 20 с — 01 час 23 мин 30 с и разрушил активную зону реактора.

4. Второе нажатие кнопки АЗ-5 произошло в 01 час 23 мин 41 с и практически совпало во времени со вторым, уже настоящим взрывом воздушно-водородной смеси, который полностью разрушил здание реакторного отделения 4-го блока.

5. Официальная хронология чернобыльской аварии неадекватно отражает катастрофические события на 4-м энергоблоке после 01 ч 23 мин 41 с. Первыми на эти противоречия обратили внимание специалисты ВНИИАЭС. Возникает необходимость её официального пересмотра с учётом недавно открывшихся новых обстоятельств.