Причина взрыва ЧАЭС
Понимание совокупности всех событий, приведших к трагедии, имеет огромное значение - независимо от того, насколько серьезно человечество намерено в будущем опираться на атомную энергию для удовлетворения своих повседневных нужд.
Четвертый энергоблок ЧАЭС взорвался в 01:23

26 апреля 1986 года в 1 час 23 минуты на четвертом блоке Чернобыльской атомной станции прогремели два мощных взрыва. Ударной волной оторвало верхнюю металлоконструкцию и вместе со всей начинкой реактора выбросило из шахты тысячетонную крышу реактора.

О взрыве на Чернобыльской атомной станции официально сообщили лишь через два дня. Немудрено, что в условиях секретности советского образца авария стала обрастать неимоверным количеством версий - от диверсии иностранных спецслужб до локального всплеска сейсмической активности. На станцию одна за другой стали наведываться комиссии, каждая давала свое заключение.

Особо стоит отметить, что судебно-техническая экспертиза состояла из представителей организаций, проектировавших и создавших реактор, на котором работала ЧАЭС. Независимость подобных комиссий вызывает большое сомнение.

В то же время можно с уверенностью сказать, что в причинах аварии эксперты разобрались уже тогда, по горячим следам. О недостатках конструкции реактора РБМК-1000, автором которого был академик Н.А. Доллежаль, дважды Герой Социалистического Труда, было без промедления доложено "наверх". Однако выводы эти предназначались для сугубо внутреннего пользования и носили гриф секретности. А спустя несколько месяцев в газете "Правда" народу была преподнесена утвержденная и одобренная партией версия событий: "Авария произошла из-за целого ряда допущенных работниками этой электростанции грубых нарушений правил эксплуатации реакторных установок".
Ретроспективный взгляд показывает, что реакторы РБМК были в таком состоянии не один раз, и лишь острая грань отделяла от взрыва ранее
Анатолий Дятлов, замглавного инженера ЧАЭС

Таким образом вся вина была возложена на персонал, о недостатках конструкции уран-графитового реактора РБМК-1000 - ни слова. Никто не хотел выносить сор из избы в виде глобальных технологических проблем с реактором, который широко использовался по всей стране. МАГАТЭ также пошло на поводу у советских властей и приняло "партийную" версию событий за основную, поправив свою позицию лишь восемь лет спустя.

Так в широких кругах сформировалось мнение о том, что операторы и инженеры взорвали ЧАЭС во время некоего несанкционированного эксперимента, нарушив регламент и меры безопасности. Однако со временем и не без помощи дотошных экспертов, пытавшихся докопаться до истины, стало понятно, что причина аварии более чем неоднозначна.

Злополучный эксперимент

Испытания, о которых идет речь, представляли собой серию экспериментов, объединенных под названием "Рабочая программа испытаний турбогенератора No8 Чернобыльской АЭС в режимах совместного выбега с нагрузкой собственных нужд". Для непривычного уха звучит непонятно, но на самом деле ничего необычного в этой программе не было, а ее задачей, по злой иронии судьбы, ставилась как раз проверка безопасности работы станции.

Персонал утверждал, что не знал о недостатках реактора

Сотрудники ЧАЭС хотели испытать способность турбогенератора вырабатывать электроэнергию в аварийных условиях. Это была плановая программа, инициаторами которой были главный конструктор и генеральный проектировщик АЭС. Эксперимент уже дважды начинали, но по различным причинам до конца он ни разу доведен не был. Был ли он доведен до конца 26 апреля? Об этом, как собственно и о самих причинах аварии, единого мнения не существует.

Однако восстановим ход событий той трагической ночи.

Выполнение программы было намечено на 25 апреля, так как это совпадало с плановой остановкой реактора на профилактический ремонт. К середине дня мощность реактора была снижена на 50%. Однако дальнейшее снижение было приостановлено на несколько часов по просьбе диспетчера "Киевэнерго" для обеспечения пика вечернего потребления электроэнергии. В 23 часа операторы вновь приступили к снижению мощности. Вскоре после этого произошел резкий провал мощности до нуля. Участниками эксперимента было принято решение поднимать мощность, однако не до 700МВт, предусмотренных программой, а лишь до 200МВт.

Эксперимент был успешно выполнен и в конце, как и планировалось, была нажата кнопка аварийной защиты (АЗ). В результате нажатия АЗ 187 стержней-поглотителей должны были опуститься в активную зону и заглушить таким образом реактор. Стержни управления и защиты (СУЗ) начали опускаться, но не успели дойти и до середины, как прогремел первый взрыв, а затем второй. Аварийная защита вместо того, чтобы затушить реактор, стала его разгонять.

Не вдаваясь в подробности физических процессов, графики и формулы, создавшуюся ситуацию можно описать на бытовом уровне примерно так. Когда у вас в кастрюле кипит вода, и вы сыпете туда соль, то вначале вода вскипает еще сильнее, а затем затихает, так как плотность ее повышается. Примерно то же самое произошло с четвертым блоком ЧАЭС - после введения стержней в активную зону вместо тушения произошел разгон реактора. Температура поднялась до 2000 градусов по Цельсию, и стержни были разрушены. Однако эффект этот операторам и инженерам станции был неизвестен. Был ли он известен конструкторам? Некоторые эксперты уверены, что был, но до работников АЭС эта информация доведена не была.

У непосредственных участников эксперимента уже ничего не спросишь. Начальник смены энергоблока Александр Акимов и начальник смены реакторного цеха Валерий Перевозченко, а также оператор реактора Леонид Топтунов умерли, не дожив до конца следствия. Заместитель главного инженера ЧАЭС Анатолий Дятлов, руководивший экспериментом, был признан одним из главных виновников аварии и осужден на десять лет. Дятлов вышел на свободу в 1990 году. Его освобождения добивались различные организации, друзья, родственники и в том числе лично Андрей Сахаров. В 1995 году Дятлов скончался из-за прогрессировавшей лучевой болезни.

Человеческий фактор

После своего освобождения Дятлов написал книгу "Чернобыль. Как это было", в которой он восстанавливает ход событий 26 апреля и выдвигает свою версию произошедшего. Дятлов утверждает, что персонал ЧАЭС не нарушал регламента и не был виноват в аварии.

У непосредственных участников эксперимента о причинах аварии спросить уже нельзя

Всю вину Дятлов возлагает на конструкторов РБМК-1000 и утверждает, что персонал станции не знал и не мог знать о скрытых опасностях работы реактора в условиях малых мощностей и действовал адекватно согласно регламенту. "Перед началом эксперимента по "Программе выбега ТГ" параметры реактора нормальные, на блоке нет ни предупредительных, ни аварийных сигналов. И все же бомба в полной готовности была уже в то время", - пишет в своей книге Дятлов.

"Если бы мы по какой-то причине отказались проводить последний эксперимент и, как рекомендует Регламент, для глушения реактора нажали кнопку АЗ-5, то получили бы взрыв точно такой же. Аналогично было бы и при срабатывании АЗ по какому-либо сигналу. Ретроспективный взгляд показывает, что реакторы РБМК были в таком состоянии не один раз, и лишь острая грань отделяла от взрыва ранее", - так считал Дятлов.
К моменту чернобыльской аварии система независимого государственного надзора за безопасностью АЭС находилась в зачаточном состоянии

Николай Карпан, в 1986 году занимавший должность заместителя главного инженера ЧАЭС, также считает, что конструкция РБМК содержала "взрывоопасные" недостатки.

Карпан вернулся в Чернобыль из командировки в Москву 25 апреля, о взрыве на станции узнал на следующий день в семь утра, был непосредственным участником ликвидации последствий аварии. В своей книге "Чернобыль. Месть мирного атома" он подробнейшим образом анализирует чернобыльскую трагедию.

Карпан, в отличие от Дятлова, считает, что нарушения в работе персонала были. Ученый уверен, что в создавшихся на четвертом блоке 26 апреля условиях нельзя было проводить запланированный эксперимент и тем более пытаться вытягивать упавшую мощность реактора.

В интервью BBCRussian.com Карпан сказал, что аварии можно было избежать, и отметил, что в ночь, когда она произошла, на дежурство не был допущен контролирующий физик из отдела ядерной безопасности ЧАЭС. Его присутствие, по мнению эксперта, возможно, изменило бы сценарий событий.

Карпан пишет в своей книге, что персонал нарушил требование технологического регламента по снижению запаса реактивности, но при этом не имел возможности контролировать это снижение. (Для обеспечения работы реактора в нем посредством загрузки топлива создается запас реактивности, который компенсируется поглощающими стержнями, введенными в активную зону.) Этот параметр в то время не считался ядерноопасным, поэтому в реакторе не было предусмотрено его непрерывного контроля. Карпан также отмечает, что сотрудники ЧАЭС не были предупреждены о том, что нажатие кнопки АЗ в состоянии реактора с малым запасом реактивности приводит к разгону его мощности.

Одной из причин конструктивных недоработок РБМК Карпан считает стремление добиться наибольшей экономической эффективности работы реактора, что отрицательно повлияло на его безопасность. В своей книге ученый приводит данные о том, как игнорировались предложения по повышению безопасности реактора после аварии на Ленинградской АЭС в 1975 году. Рекомендации сотрудников института Курчатова были приняты к рассмотрению лишь после аварии в Чернобыле - 11 лет спустя.

Между двух ведомств

Есть у аварии на ЧАЭС и другие скрытые причины, о которых сегодня мало кто вспоминает. До аварии было принято решение перевести атомные станции из подчинения полувоенного атомного ведомства в гражданское общеэнергетическое. Многие эксперты в области атомной энергетики считают, что отлучение АЭС от специализированной базы во многом сыграло роль "предисловия" в чернобыльской трагедии.

Карпан считает, что конструкция РБМК содержала "взрывоопасные" недостатки

В тот период в СССР атомная энергетика развивалась высокими темпами, при этом средства были ограничены. Это приводило к недостаточности технической базы и вычислительных средств, что не давало исследователям до конца изучить некоторые физические процессы и зависимости в работе реакторов.

К моменту чернобыльской аварии система независимого государственного надзора за безопасностью АЭС находилась в зачаточном состоянии. Еще не выстроилась иерархия принятия решений, подобных проведению экспериментов на станциях, и система просто была не способна отследить и предупредить опасный для характеристик РБМК эксперимент по испытанию турбогенератора.

К этому еще стоит прибавить параноидальную засекреченность любой информации, связанной с "атомом". Инженеры, работавшие на одной станции, могли пребывать в полном неведении о технологических проблемах на соседней АЭС.

Остается сделать вывод, что одной единственной причины аварии на ЧАЭС просто не существует.

Чернобыльская авария

Две точки зрения

Различных объяснений причин Чернобыльской аварии много. Их уже набралось свыше 110. А научно-разумных всего две. Первая из них появилась в августе 1986 г. [1]. Суть её сводится к тому, что в ночь на 26 апреля 1986 г. персонал 4-го блока ЧАЭС в процессе подготовки и проведения электротехнических испытаний 6 раз грубо нарушил Регламент, т.е. правила безопасной эксплуатации реактора. Причём в шестой раз так грубо, что грубее и не бывает – вывел из его активной зоны не менее 204 управляющих стержней из 211 штатных, т.е. более 96%. В то время, как Регламент требовал от них: «При снижении оперативного запаса реактивности до 15 стержней реактор должен быть немедленно заглушен» [2, стр. 52]. А до этого они преднамеренно отключили почти все средства аварийной защиты. Тогда, как Регламент требовал от них: «11.1.8. Во всех случаях запрещается вмешиваться в работу защиты, автоматики и блокировок, кроме случаев их неисправности...» [2, стр. 81]. В результате этих действий реактор попал в неуправляемое состояние, и в какой-то момент в нём началась неуправляемая цепная реакция, которая закончилась тепловым взрывом реактора. В [1] также отмечались «небрежность в управлении реакторной установкой», недостаточное понимание «персоналом особенностей протекания технологических процессов в ядерном реакторе» и потерю персоналом «чувства опасности».
Кроме этого, были указаны некоторые особенности конструкции реактора РБМК, которые «помогли» персоналу довести крупную аварию до размеров катастрофы. В частности, «Разработчики реакторной установки не предусмотрели создания защитных систем безопасности, способных предотвратить аварию при имевшем место наборе преднамеренных отключений технических средств защиты и нарушений регламента эксплуатации, так как считали такое сочетание событий невозможным». И с разработчиками нельзя не согласиться, ибо преднамеренно «отключать» и «нарушать» означает рыть себе могилу. Кто же на это пойдёт? И в заключение делается вывод, что «первопричиной аварии явилось крайне маловероятное сочетание нарушений порядка и режима эксплуатации, допущенных персоналом энергоблока» [1].
В 1991 г. вторая государственная комиссия, образованная Госатомнадзором и состоящая в основном из эксплуатационщиков, дала другое объяснение причин Чернобыльской аварии [3]. Его суть сводилась к тому, что у реактора 4-го блока имеются некоторые «конструкционные недостатки», которые «помогли» дежурной смене довести реактор до взрыва. В качестве главных из них обычно приводят положительный коэффициент реактивности по пару и наличие длинных (до 1 м) графитовых вытеснителей воды на концах управляющих стержней. Последние поглощают нейтроны хуже, чем вода, поэтому их одновременный ввод в активную зону после нажатия кнопки АЗ-5, вытеснив воду из каналов СУЗ, внёс такую дополнительную положительную реактивность, что оставшиеся 6...8 управляющих стержней уже не смогли её скомпенсировать. В реакторе началась неуправляемая цепная реакция, которая и привела его к тепловому взрыву.
При этом исходным событием аварии считается нажатие кнопки АЗ-5, которое вызвало движении стержней вниз. Вытеснение воды из нижних участков каналов СУЗ привело к возрастанию потока нейтронов в нижней части активной зоны. 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 не причём.
В 1996 г. третья государственная комиссия, в которой тоже тон задавали эксплуатационщики, проанализировав накопленные материалы, подтвердили выводы второй комиссии.

«Первый взрыв»

Неуправляемая цепная реакция в реакторе 4-го блока началась в некоторой, 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 [23]. 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».
Таким образом, с точки зрения физики «первый взрыв» собственно не был взрывом, как физическим явлением, а представлял собой процесс разрушения активной зоны реактора перегретым паром. Поэтому сотрудники ЧАЭС, рыбачившие в аварийную ночь на берегу пруда-охладителя, не услышали звука после него. Именно поэтому сейсмические приборы на трёх сверхчувствительных сейсмостанциях с расстояния 100...180 км смогли зарегистрировать только второй взрыв.
«Второй взрыв»

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°C и бурно проходит уже при 1100°C. Её возможная роль более подробно изучалась в работе [19], в которой было показано, что в условиях аварии в активной зоне реактора 4-го блока только за счёт этой реакции в течение 3 с могло образоваться до 5000 м3 водорода.
Когда верхняя «крышка» взлетала в воздух, в центральный зал из шахты реактора вырвалась эта масса водорода. Перемешавшись с воздухом центрального зала, водород 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» [19]. 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 является уже следствием аварии и здесь не рассматривается.