Чернобыльская катастрофа, которая произошла ровно 40 лет назад, стала самой масштабной аварией на атомной электростанции во всей мировой истории. Многих она заставила задуматься о том, каким должно быть будущее этой отрасли.
Чернобыльская атомная катастрофа
В ночь с 25 на 26 апреля 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции персонал готовился к очередной остановке четвертого энергоблока. Хотя само событие было плановым, на этот раз оно должно было сопровождаться экспериментом. Персонал должен был исследовать, можно ли использовать положительный паровой коэффициент реактивности для получения дополнительной мощности энергетической установки.
Проще говоря, хотели выяснить, можно ли получить дополнительные киловатты электроэнергии из реактора, который уже останавливается. В 1:23:04 эксперимент начался, однако уже в 1:23:39 стало очевидно, что давление и температура продолжают расти, и оператор нажал кнопку аварийной защиты реактора. Графитовые стержни, которые до этого были извлечены, начали падать в активную зону.
Теоретически это должно было остановить поток нейтронов, которые и являлись главным источником тепла. Однако на практике уже через 8 секунд, между 1:23:47 и 1:23:50, раздались два мощных взрыва. Они полностью разрушили не только самую активную зону, но и крышу корпуса энергоблока №4.
Оператор станции Валерий Ходемчук погиб на месте. Еще несколько человек получили тяжелые ожоги от перегретого водяного пара. Однако события только начинали разворачиваться, ведь наибольшую опасность для людей представляли не взрывы сами по себе, а радиоактивные материалы реактора, которые частично расплавились, а частично оказались разбросанными по окружающей территории или вообще попали в атмосферу.
Ликвидация
Последующая история неоднократно описана в книгах, статьях, документальных и художественных фильмах. Все счетчики радиации вблизи станции мгновенно зашкалило, поэтому никто долго не мог понять, насколько все плохо.
Пожарные, своевременно отреагировавшие на ситуацию, во время тушения пожара получили огромные и несовместимые с жизнью дозы радиации и в большинстве своем скончались в больницах. Советские власти опоздали с эвакуацией населения города Припять, который находился совсем рядом с ЧАЭС. В Киеве, расположенном в нескольких десятках километров от нее, никто вообще не объявлял эвакуацию. В результате от радиации пострадали сотни тысяч людей.
Далее последовали десятки тысяч ликвидаторов, что ценой собственного здоровья не дали радиоактивным веществам попасть в грунтовые воды и построили вокруг разрушенного реактора железобетонный саркофаг.
С 30-километровой зоны вокруг станции выселили всех людей. Но население не только СССР, доживавшего тогда свои последние годы, но и всего мира, получило значительные дозы облучения и устойчивую радиофобию.
Причины аварии
Основной причиной радиофобии и тогда, и сейчас во многом было незнание. Люди повсюду видели радиацию, а во всем, что связано с атомной энергетикой, — страшную опасность, от которой нужно срочно избавиться. Начать стоит хотя бы с того, что произошло тогда.
Многие до сих пор считают, что в ночь на 26 апреля на ЧАЭС произошел атомный взрыв. Это не так, поскольку сам реактор с атомной бомбой имел мало общего. В последней огромная тепловая энергия от высокоэнергетических частиц выделяется мгновенно, когда имплозивный взрыв сжимает уран или плутоний до критической массы.
На атомной электростанции все происходит иначе. В реакторе просто нет элементов, которые могли бы объединиться, образовав критическую массу. Сами стержни из обогащенного урана выделяют немало частиц, которые потенциально могут разогреть все пространство, занятое ими (оно и называется активной зоной). Их достаточно для того, чтобы расплавить все вокруг, но не образовать огненный шар, сжигающий целые города.
Собственно, именно расплавления активной зоны инженеры и боялись больше всего до Чернобыльской катастрофы. Однако в ней присутствуют также другие элементы, которые мешают нагреву. Прежде всего это то, что и должны нагревать стержни — трубы с водой. Она превращается в пар, выходит по магистрали из активной зоны и нагревает другие трубы с водой.
Вода в нижних частях приводит в движение турбины и вырабатывает большое количество электричества. По сути, взорваться в этой системе может только одно — трубы с паром. Когда он нагревается, то расширяется с силой, сравнимой с детонацией тротилового заряда. В случае с Чернобыльской АЭС произошло именно это, хотя обычно такого не может случиться.
Дело в том, что, помимо труб с водой, в активной зоне находятся графитовые стержни. Этот материал хорошо поглощает нейтроны, поэтому способен останавливать нагрев активной зоны, а лишнее тепло из нее уносит вода. Операторы постоянно следят за ситуацией и то опускают графит в активную зону, то выводят из нее, поддерживая баланс. Несложно догадаться, что падение сразу всех стержней в случае нажатия кнопки аварийной защиты должно было остановить нагрев.
Так почему же взрыв все-таки произошел? Существуют две разные точки зрения. Согласно первой, виноваты операторы, которые в течение достаточно длительного времени управляли реактором ненадлежащим образом, и в результате последнее действие, которое должно было исправить все ошибки, привело ко взрыву.
Согласно другому мнению, которое сейчас доминирует, причина была в сразу нескольких недостатках реактора РБМК-1000. И первый из них — тот самый положительный паровой коэффициент, который хотели использовать в эксперименте. Он при определенных условиях вызвал большие проблемы с остановкой «атомного чайника» при срочной необходимости. Второй недостаток — неудачная конструкция графитовых стержней, некоторые участки которых при срочном введении вместо прекращения нагрева могли локально усилить его.
У РБМК-1000 были и другие проблемы, о которых его операторы сообщали на протяжении многих лет до Чернобыльской катастрофы. Однако об этом опыте на станции возле Припяти не знали. И сейчас специалисты в принципе пришли к консенсусу, что причиной взрыва стало то, что операторы из-за незнания делали с проблемным с самого начала реактором именно то, чего с ним делать нельзя.
Чернобыльская авария привела к значительному загрязнению территории Восточной Европы. Существенно возросла частота онкологических заболеваний и наследственных болезней. 30-километровая зона отчуждения станет полностью пригодной для жизни еще очень не скоро.
Однако на самом деле главным последствием аварии стала радиофобия, охватившая большинство развитых стран. Инциденты на атомных электростанциях случались и раньше, но сначала на них не обращали особого внимания. Атомная энергетика на протяжении нескольких десятилетий была чрезвычайно модной темой, ее считали символом прогресса. В середине 80-х вопросов к ней появлялось все больше, модным становился не технический прогресс, а вопрос экологии.
Авария на ЧАЭС произошла как раз в тот момент, когда люди и без того были склонны ненавидеть все, что связано с атомной энергетикой. Неудивительно, что в последующие несколько десятилетий от всего, что основано на реакции деления урана, старались держаться как можно дальше. В Европе и Северной Америке новые реакторы не строились вплоть до 2002 года.
Но действительно ли ядерная энергетика настолько опасна для людей, что от нее нужно избавиться даже ценой снижения энергетической мощности? На самом деле, когда атомная электростанция работает в штатном режиме, то радиации наружу она практически не излучает. Особенно если у реактора, в отличие от РБМК-1000 есть корпус.
Меньшие по объему проблемы возникают, когда ядерное топливо уже «прогорело» и его нужно утилизировать. Для этого разработан целый комплекс мер по его переработке и захоронению. Но в сравнении с другими видами загрязнения, которые порождает наша цивилизация, ядерные отходы мы утилизируем максимально эффективно.
Более серьезная проблема — последствия аварий, если они все-таки происходят. И здесь нужно понимать, что ситуация с чернобыльской катастрофой вообще не типична. Даже для несовершенного РБМК потребовалось редкое стечение обстоятельств, чтобы он взорвался с такой силой.
Гораздо более вероятным по-прежнему остается расплавление активной зоны из-за перегрева. Если лава, в которую она превращается, достигнет грунтовых вод, это действительно может стать серьезной проблемой. Однако наличие корпуса значительно снижает эту опасность.
То есть опасность ядерной энергетики ощутима, но не абсолютна. И поэтому ни о каком отказе любой ценой на самом деле речь не идет. Надо взвешивать и сравнивать, потому что современные энергетические мощности развитых стран во многом опираются на АЭС, которые построили в 1950–1990 годы. И в некоторых странах они генерируют до 80 % электроэнергии.
А вторые по объему вырабатываемой энергии — тепловые электростанции, которые ни в коем случае нельзя назвать экологически чистыми, ведь даже те, что работают на природном газе, все равно остаются одними из крупнейших источников парниковых газов. Причем они выделяют их постоянно, пока работают. Что уж говорить о тех, которые сжигают уголь, торф, нефть или мусор? Там постоянно происходят выбросы твердых частиц, которые при больших объемах представляют гораздо большую проблему для здоровья, чем радиоактивные отходы.
Да и возобновляемые источники энергии не такие чистые, как о них говорят. Дамбы и водохранилища ГЭС вызывают подтопление. Ветрогенераторы — шумовое загрязнение. А в плане объемов электроэнергии эти источники не могут полностью заменить атомные электростанции.
Никто не призывает возвращаться к массовому строительству АЭС. Но и полностью отказываться от них не стоит, ведь потребность в электроэнергии только растет. Кстати, Китай, Индия и другие страны, которые когда-то догоняли Европу, в последние десятилетия, напротив, активно строят новые реакторы.
Атомные технологии не только не остановятся, но и продолжат развиваться. Просто человечество будет строить новые, более безопасные реакторы. И не только ядерные. Ведь на самом деле нынешняя ситуация, когда тепловым электростанциям еще немного и начнет не хватать ископаемого топлива, ядерные электростанции вызывают страх, а возобновляемые источники энергии не могут заменить ни первые, ни вторые, во многом сложилась из-за того, что человечество все еще не может овладеть термоядерным синтезом как источником электроэнергии.
«Зажигать» изотопы водорода и лития выходит только с помощью атомного взрыва. Теория, как делать это стабильно, существует уже несколько десятилетий, но до сих пор ни один термоядерный реактор так и не построен. Теоретически это тоже атомная энергетика, потому что порождает некоторое количество радиации. Однако по сравнению со всем, что есть у людей, она чистая, мощная и имеет почти бесконечные запасы топлива. Поэтому ее нужно не бояться, а развивать.
Атомная энергетика и космос
Особенно интересен вопрос об атомной энергетике в контексте планов освоения Солнечной системы. Ведь здесь довольно мало альтернатив. Ископаемого топлива нет вообще, и доставлять его с Земли не получится.
Из возобновляемых источников энергии есть только ветер на Марсе, Титане и Венере, а также солнечный свет. При этом последний уже на Красной планете дает достаточно мало энергии, а еще дальше от Солнца, где находится большинство пригодных для строительства станций тел, его вообще практически нет.
Нет и биосферы, которой могут угрожать радиоактивные отходы. Так что главный аргумент против нее вообще перестает работать. Правда, и запасов природного урана за пределами Земли не так уж много. Но его до определенного предела можно возить и с Земли. Однако не вечно. Потому термоядерную энергетику так или иначе придется развивать.
