24.04.2006

Б.И. Горбачёв, Ю.П. Соломатин,

специально для NuclearNo.ru

Крупнейшие радиационные аварии и человеческий фактор

Сведения об авторах:

Горбачев Борис Иванович, Межотраслевой научно-технический центр "Укрытие" Национальной Академии Наук Украины, автор публикации Последняя тайна Чернобыльской аварии.

Соломатин Юрий Петрович, народный депутат Украины, секретарь Комитета Верховной Рады Украины по вопросам экологической политики, природопользования и ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы, сотрудник Минчернобыля Украины в 1991-98 г.г.

С 1945 г. по 1988 г. во всём мире произошло 297 ядерных и радиационных аварий, в которых пострадало 150715 человек. Из них переоблучилось 25733 человека, а погибло "на месте" 69. За это время ядерные аварии случались не менее 31 раза.

Первая в истории человечества ядерная авария произошла в США в 1945 г. в Лос-Аламосской Лаборатории ещё до первого испытания атомной бомбы в пустыне Аламагордо. Тогда на одном из стендов физик-экспериментатор проводил плановое изучение влияния отражателя из карбида вольфрама на величину критических параметров сборки из двух плутониевых полусфер общей массой 6,2 кг. Желая поточнее определить эту величину, он добавил в отражатель очередной кубик из карбида вольфрама. Этот кубик оказался лишним, и в исследуемой сборке возникла неуправляемая цепная реакция (НЦР), в процессе которой успело разделиться 1016 ядер плутония-239 прежде, чем экспериментатор своими руками не разрушил эту сборку. Сам он получил дозу облучения 800 Рентген и скончался через 28 дней. Так началась история ядерных аварий.

Естественно, наибольший интерес вызывают те три из них, которые закончились тепловыми взрывами реакторов в 1961 , 1985 и 1986 гг. Первая случилась в США.

США, штат Айдахо

1961 г. Реактор SL-1. Экспериментальный реактор с кипящей водой. Тепловая мощность 3 Мвт. 3 января 1961 г днём на остановленном реакторе была установлена дополнительная аппаратура, предназначенная для контрольно-измерительных целей. В связи с этим регулирующие стержни были полностью введены в реактор и отсоединены от механизмов привода во избежание случайного их подъёма при установке новой аппаратуры. Для перевода реактора в рабочее состояние необходимо было поднять управляющие стержни ровно на 40 см. Во вторую смену с 16 часов 00 мин до 24 часов 00 мин бригада техников из трёх человек отправилась на крышку реактора, чтобы вновь присоединить регулирующие стержни к механическим приводам. В 21 час 01 мин. в здании реактора тревожно загудела сигнализация, извещая о появлении высокой радиоактивности. Осмотр центрального зала показал, что реактор разрушен. Два техника погибли, а третий, тяжело раненный, скончался позднее.

Изучение остатков активной зоны реактора показало, что регулирующие стержни оказались поднятыми техниками не на полагающиеся 40 см, а на 50 см.(!). Этого оказалось достаточно, чтобы реактор перешёл в надкритическое состояние и в нём началась неуправляемая цепная реакция. Мощность реактора за 0,01 сек возросла в десятки раз. Топливо раскалилось и расплавилось почти мгновенно. В раскалённом состоянии оно вступило во взаимодействие с водой-охладителем при обильном образовании пара. Его мощное давление толкнуло многотонную крышку реактора. Она вместе с техниками взлетела вверх на высоту 3 м и затем упала вниз. В результате активная зона была разрушена, реактор вышел из строя, виновники погибли. Следствию так и не удалось установить, случайно или умышленно техники подняли регулирующие стержни на высоту 50 см.

СССР, бухта Чажма

1985 г. 9 августа. Бухта Чажма, на берегу которой располагался завод СРЗ-35 по перегрузке активных зон реакторов атомных подводных лодок (АПЛ) Тихоокеанского флота. АПЛ К-421 была поставлена у причальной стенки завода рядом с другими АПЛ. К ней, как обычно, подогнали плавучую мастерскую с краном, вскрыли реакторный отсек, поставили над ним защитный домик, и перегрузочная команда из 11 человек приступила к работе. Команда состояла из 11 опытнейших офицеров, опытнейших именно по перегрузкам активных зон реакторов АПЛ. После завершения перегрузки обоих реакторов они начали их проверку на герметичность. Кормовой реактор её не выдержал и потёк уже при давлении 12 атмосфер, хотя должен был выдерживать 36 атмосфер.

Негерметичность реактора в ВМФ - это ЧП, о котором надо было доложить по команде до главкома ВМФ. Но моряки-перегрузчики этого не стали делать, так как уже установили, что по халатности оставили в реакторе электрод (по другим свидетельствам - гаечный ключ). Отвечать за это не хотелось. И перегрузочная команда решила неофициально, в тайне от начальства прийти в субботу 10 августа на АПЛ, слегка приподнять крышку реактора, вынуть этот злополучный электрод (или гаечный ключ) и снова его загерметизировать до требуемой величины. Наверно, геометрия лодочного реактора как-то позволяла провести это опасное мероприятие. Но они не учли, что, что АПЛ и плавучий кран не являются жёсткой системой, и поэтому любая случайная волна могла разрушить их расчёты.

Напомним, что это были опытнейшие офицеры, опытнейших именно по перегрузкам активных зон реакторов АПЛ. Наверно, это обстоятельство и подтолкнуло их на этот рискованнейший шаг. Ибо стоило крановщику ошибиться на несколько сантиметров, и реактор переходил в сверхкритическое состояние. Конечно, это были действия на грани взрыва.

И перейти эту грань им "помог" корабль-торпедолов из соседнего дивизиона.. По каким-то своим делам он с эдаким флотским шиком, на полном ходу влетел в бухту, пренебрегая запрещающими сигналами на её входе. Плавучий кран с уже подвешенной крышкой сильно качнуло от набежавшей крутой волны, крышка пошла вверх и потянула за собой компенсационную решётку вместе с управляющими стержнями. Они вышли из активной зоны реактора на эти самые критические несколько сантиметров или больше (этого никто не знает) и реактор перешёл в сверхкритическое состояние. В нём началась НЦР, закончившаяся мощным тепловым взрывом реактора. многотонная крышка взлетела вверх метров на 20 и затем рухнула вниз. Все 11 офицеров погибли. Дозиметрические исследования останков показало, что дозы их облучения достигали 90 тысяч рентген.

Крышка повредила не только реактор, но и корпус АПЛ. В реакторное отделение хлынула морская вода и смешалась с раскалённым топливом, и оно практически всё вылетело наружу в виде фрагментов различных размеров. Сильно загрязнёнными оказались и акватория бухты, и завод, и жилой посёлок.

"Авария на К-421 произошла из-за недисциплинированности и авантюризма самих специалистов-перегрузчиков реактора" - к такому общему выводу пришёл их начальник адмирал Н.М. Храмцов, изучив вместе со специальной комиссии все обстоятельства этой аварии.

А через 8 месяцев по очень схожей схеме грянула Чернобыльская авария.

СССР, 4-й блок ЧАЭС

О причинах и обстоятельствах Чернобыльской аварии написано много. И разумного, и спорного, и фантастического. Но на уровне научных знаний сегодняшнего дня наиболее естественный процесс её развития представляется следующим..

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 таковой в течение 5 минут, судя по показаниям самописца нейтронной мощности. В реакторе автоматически начался процесс самоотравления короткоживущими продуктами деления. 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 для персонала неприятностями, административными и материальными. И тогда, стремясь "быстрее закончить испытания", как потом объяснялся персонал, он стал постепенно выводить из активной зоны реактора управляющие стержни. Такой вывод должен был помочь персоналу выйти на мощность 200 МВт и продолжить работу.

Подобная ситуация была предусмотрена регламентом, в котором было чётко прописано: "Подъём мощности блока после кратковременной остановки производится после устранения причин снижения мощности по письменному распоряжению НСС (начальник смены станции - авт.) в "Журнале ведения процесса" и в оперативном журнале СИУР (старший инженер управления реактором - авт.) на подъём мощности реактора". Однако персонал это требование регламента игнорировал.

После подъёма на мощность 200 Мвт персонал включил систему автоматического регулирования мощности АР и помогал ей ручным управлением выравнивать распределение энерговыделения по активной зоне реактора. Совместные действия системы АР и ручного управления свелись к продолжению вывода управляющих стержней из активной зоны. Это должно было скомпенсировать продолжающееся снижение мощности реактора из-за процессов самоотравления. Эта процедура на реакторах АЭС тоже обычная и ядерную угрозу может представлять только в том случае, если вывести их слишком много для данного состояния реактора.

Однако вывод управляющих стержней, естественно, сопровождался уменьшением величины оперативного запаса реактивности (ОЗР), которая определяет способность системы управления безопасно управлять реактором. По отношению к этой характеристике регламент требовал: "Работа реактора при запасе менее 26 стержней допускается с разрешения главного инженера станции". Однако персонал и это его требование игнорировал.

Далее регламент вполне определённо требовал: "При снижении оперативного запаса реактивности до 15 стержней реактор должен быть немедленно заглушен". Поэтому, когда по мере вывода управляющих стержней ОЗР уменьшился до 15, персонал должен был заглушить реактор. Повторяем - это было прямым требованием регламента и прямой служебной обязанностью дежурного персонала. Но он и это требование игнорировал.

Кстати, первый раз такое нарушение на 4-м блоке случилось в 7 часов 10 мин 25 апреля 1986 г., т.е. чуть ли не за сутки до аварии, и продолжалось примерно до 14 часов. Интересно отметить, что в течение этого времени поменялись смены оперативного персонала, поменялись начальники смены 4-го блока, поменялись начальники смены станции и другое станционное начальство и, как это не странно, никто из них не поднял тревоги, как будто всё было в порядке, хотя реактор уже находился на грани взрыва. Почему реактор не взорвался уже тогда - это ещё одна неразгаданная до сих пор загадка Чернобыльской аварии

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.И. Казачкова, работавшего 25 апреля 1986 г. начальником дневной смены 4-го блока: "Я так скажу: 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...".

Второй раз это случилось уже 26 апреля 1986 г. вскоре после полуночи. Но персонал опять не стал глушить реактор, а продолжал выводить стержни для поддержания мощности реактора. В результате в 01 час 22 мин 30 сек. ОЗР уменьшился до 6-8 стержней. Однако персонал приступил к электротехническим испытаниям. При этом можно уверенно предположить, что персонал продолжал вывод стержней до самого момента взрыва, ибо по некоторым оценкам в момент взрыва величина ОЗР уменьшилась до 0 - 2 стержней. Для наглядности на рисунке 1 приводится изменение мощности и ОЗР в зависимости от времени вплоть до момента разгона реактора. Этот весьма красноречивый рисунок взят из совместного доклада специалистов по реактору РБМК-1000 на сессии МАГАТЭ в Вене в 1996 г.

Рис. 1. Мощность (Np) и оперативный запас реактивности (Rоп) реактора 4-го блока на отрезке времени от 25.04.1986 до официального момента аварии 26.04.1986. Овалом выделен предаварийный и аварийный отрезки 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. Поэтому вывод управляющих стержней после того, как ОЗР стало меньше 15, мог осуществляться только на основе интуиции. С профессиональной точки зрения это уже была авантюра в чистом её виде. Почему они на неё пошли? Это отдельный вопрос.

В какой-то момент после 01 час 22 мин 04 сек интуиция персоналу, по-видимому, изменила, и из активной зоны реактора оказалось выведено избыточное количество стержней. В результате реактор попал в неуправляемое состояние. Можно перечислить десятки различных процессов, обычно проходящих в реакторе, которые в таких условиях могли спровоцировать разгон реактора. Среди них можно указать и такие, которые вообще не зависели от воли персонала. Например, достаточно большая флуктуация нейтронных полей или плотности теплоносителя в какой-то части активной зоны реактора. И здесь следует специально отметить, что при нормальной работе реактора система его управления все эти процессы подавляет путём ввода управляющих стержней, т.е. отрицательной реактивности, в активную зону реактора со скоростью 1? в секунду (при ОЗР =30 для РБМК-1000).

Какой из этих процессов вызвал неконтролируемый рост мощности реактора до сих пор не установлено. Но в работах ИПБ АЭС НАНУ количественно показано, что наиболее популярные в ранних версиях процессы ввода избыточной положительной реактивности за счёт наличия графитовых вытеснителей на концах управляющих стержней при их предполагаемом движении в активную зону реактора после нажатия кнопки АЗ-5, а также "вытеснение" нейтронных полей в нижнюю часть активной зоны, в условиях чернобыльской аварии в принципе не могли спровоцировать неконтролируемый рост мощности реактора 4-го блока. Можно только твёрдо сказать, что реактор начал разгон на запаздывающих нейтронах и затем секунд через 15-20 продолжил его на мгновенных нейтронах.

Вряд ли когда будут созданы технические средства управления реакторами в таком состоянии. Поэтому в течение сотых долей секунды тепловыделение в реакторе возросла 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" на весь мир.

Некоторые общественно полезные выводы

Как видите, все три ядерные аварии, закончившихся тепловыми взрывами реакторов, произошли на реакторах совершенно разных типов, при совершенно разном персонале, в разных условиях работы в разных странах, в разное время, и т.д. Практически все аварийные обстоятельства разные. Однако общая схема этих аварий везде одна и та же. А именно, непрофессиональные действия персонала, сопровождавшиеся, естественно, грубыми нарушениями регламента, вольно или невольно приводили к избыточному выводу управляющих стержней из активных зон реакторов. В результате реакторы попадали в неуправляемое состояние, в них, естественно, начиналась неуправляемая цепная реакция, которая заканчивалась тепловым взрывом реактора.

Анализ действий персонала во время этих аварий вполне определённо показывает, что во всех случаях, когда ядерные аварии заканчивались тепловыми взрывами реакторов, главными действующим фактором оказывался "человеческий фактор. И это естественно, ибо реакторы сами по себе не взрываются. Их к этому подводят люди, которые то ли по халатности, то ли по любопытству, то ли по неосторожности, то ли по неопытности, то ли по невежеству, то ли по авантюризму, то ли по стремлению любой ценой выполнить задания начальства и по т.п. чисто "человеческим мотивам" решаются пойти на страшный ядерный риск, который вот уже три раза заканчивался взрывами реакторов и десятки раз заканчивались НЦР, развивавшихся, к счастью, без взрывов, но со всеми вытекающими из них людскими драмами и трагедиями. А сколько подобных отчаянных рисков закончились благополучно, мы, наверное, не узнаем никогда.

Таким образом, анализ мирового опыта ядерных аварий показывает, что главная угроза безопасности АЭС исходит не снаружи, откуда её ожидают все современные системы физической защиты, а изнутри самой АЭС. А именно, от непрофессиональных действий персонала. При этом сам персонал переполнен "благородными намерениями", а совершает действия, которые по своим последствиям ничем не отличаются от действий террористов.

Анализ также показывает, что, что любые защитные технические средства, созданные человеком, человеком же могут быть или отключены, или обмануты, или обойдены. Именно поэтому в вопросах обеспечения безопасности реакторов АЭС они могут играть, хотя и весьма полезную, но только вспомогательную роль. А доминирующим фактором обеспечения ядерной безопасности любого ядерного объекта как был в первые годы атомной эры, так и в настоящее время остаётся "человеческий фактор".




Страница:

  Copyright © 1998, «NuclearNo.ru»