Цивилизация
###1###
В 1986 г. я работал по договору в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова. Помню всеобщий шок ИАЭ после 26 апреля 1986 года и до сих пор провожу в своей школе «чернобыльский урок».
Мы услышали об этой аварии, быстро превратившейся в катастрофу, в первомайском походе на реке Жиздре в Калужской области.
Мелкий дождь, как выяснилось по возвращении, пропитал наши байдарки радиоактивным йодом-131 (период полураспада 8 суток), и снаряжение пришлось законсервировать на год.
Первые официальные сообщения выглядели совсем безобидно, особенно умиляло примечание: «Иностранные граждане не пострадали». И страшная правда под грозными грифами и допусками в Курчатовском…
О причинах катастрофы написано очень много, всерьез обсуждаются и управляемые тектонические разломы, и козни злобных инопланетян. Но в качестве важнейшего урока всему человечеству вполне достаточно официальных заключений МАГАТЭ.
На атомной электростанции был задуман вполне тривиальный и безопасный электротехнический эксперимент — использовать энергию останавливающейся турбины, когда реактор выключают на профилактику. Главная сложность состояла в том, что турбина в таком режиме «выбега» дает неправильный ток — с изменяющейся силой и частотой. Для этого и требовалось проверить работу специально сделанного регулятора. Но в программе эксперимента электротехника оказалась связанной с ядерными процессами. В качестве электрической нагрузки генератора были взяты главные циркуляционные насосы, подающие воду в активную зону одноконтурного реактора РБМК-1000 (реактор большой мощности канальный, электрическая мощность 1000 МВт, тепловая — 3200 МВт). Такое подключение привело к образованию незапланированной в конструкции обратной связи.
Возможно, эксперимент и прошел бы успешно, но к ядерным и электрическим добавились социальные процессы.
В 1 час ночи 25 апреля (пятница) началось медленное, по регламенту, снижение мощности реактора. В 13 часов мощность составляла уже 50% от номинальной и был остановлен один из двух питаемых 4-м реактором генераторов. Однако в пятницу к вечеру потребление электроэнергии возрастает, и диспетчерская служба «Киевэнерго» попросила подождать с окончательной остановкой. Эксперимент приостановился с 14 до 23 часов. Затем снижение мощности продолжили, но чуть быстрее, чем требовал регламент. Поэтому к половине первого ночи на 26 апреля мощность реактора упала до 1% от номинала вместо требуемых для эксперимента 22–30%. В такой ситуации полагается окончательно заглушить реактор без всяких дополнительных испытаний и экспериментов, потому что слишком возрастает значение сложной последовательности процессов поглощения тепловых нейтронов одним из продуктов деления урана — изотопом ксенон-135 (ксеноновое отравление реактора).
Но… очень хочется закончить до приближающегося праздника эксперимент. И реактор пытаются разогнать. То, что при этом происходит, можно оценить на грубой, но эффектной модели. Возьмите пластилиновый шарик диаметром сантиметров 5 на резинке, прилепите его к стенке и медленно тяните резинку на себя.
Пока шарик держится за стену, он не реагирует на усилия по натяжению резины. Но в конце концов он отлипнет и совсем не плавно полетит в тянущего.
В процессе нерегламентного разгона реактора резко изменились обратные связи в каналах, где тепловыделяющие элементы со слабообогащенным ураном непосредственно превращают воду в пар: соотношение воды и пара влияет на коэффициент размножения нейтронов и, соответственно, на мощность реактора с одним контуром теплоносителя. А управляющие стержни (замедляющие реакцию благодаря поглощению нейтронов кадмием) были почти все выведены из активной зоны, реакция в которой оказалась временно заблокированной накопившимся ксеноном-135.
+++
###2###
В 1 час 23 минуты 10 секунд начался сам эксперимент — циркуляционные насосы стали сбавлять обороты. В это время упомянутый «пластилиновый шарик» уже почти оторвался от стены — поглощающий нейтроны ксенон заканчивался, а стержни со спасительным кадмием были еще высоко над рабочей зоной.
В 1 час 23 минуты 44 секунды произошел первый взрыв — самого реактора, разрушенного перегретым паром. Второй взрыв, как и первый, тоже не был ядерным — при высокой температуре вода реагирует с графитом, образуя смесь горючих газов — водорода и монооксида углерода. Эти газы и взорвались при контакте с воздухом.
Через несколько часов в Скандинавии начали срабатывать автоматические датчики радиационной опасности — облако из реактора пошло гулять по миру.
По официальным данным, во внешнюю среду выделилось до четверти активной начинки реактора (двуокись урана), общая масса которой была 190 т.
Однако есть и другая гипотеза — версия самоотверженного исследователя Константина Чечерова. Сразу после аварии он не обнаружил теплового излучения оставшейся активной зоны реактора, которое должно было быть очень мощным. А в 1988 году опущенные в «укрытый» бетонным саркофагом реактор видеокамеры нашли там комаров и воду в баках биологической защиты. Но не нашли самого реактора! Поэтому Чечеров обоснованно предположил, что при первом взрыве из корпуса станции вылетели почти все 190 т урановой начинки. В момент сбавления оборотов циркуляционных насосов в 1 час 23 минуты 10 секунд двигатели насосов остановились из-за собственных встроенных предохранителей, наличие которых не учли при постановке эксперимента. Соответственно, вода перестала циркулировать и быстро превратилась в пар. Пар под давлением гораздо больше 100 атмосфер (рабочее давление в трубопроводах 70 атмосфер) разорвал трубы, и образовалось огромное реактивное устройство на паровой тяге взлетной массой более 5000 тонн. Поэтому и получилось радиоактивное заражение огромных территорий.
Напомню, что атомная бомба «Малыш», взорванная над Хиросимой, имела массу активной начинки (уран-235) всего 64 кг. Взрыв в Чернобыле был гораздо слабее хиросимского, но вот уровень заражения…
На своем «чернобыльском уроке» я обычно предлагаю старшеклассникам решить такую задачу:
6 августа 1945 года на японский город Хиросима была сброшена атомная бомба «Малыш», содержавшая 64 кг урана-235. К началу 1950 г. только от лучевой болезни в результате взрыва погибли 150 тыс. человек. Примерно столько же людей погибло в результате радиоактивного поражения в Нагасаки (взрыв 9 августа 1945 г., бомба «Толстяк» содержала около 20 кг плутония-239). В настоящее время в Японии проживают 367 тыс. человек — потомков людей, выживших при тех взрывах, но получивших радиационные поражения. Их называют «хибакуся». Среди них нет здоровых людей, и им не рекомендуют иметь детей из-за возможных генетических поражений и наследственных заболеваний.
Усредненные 100 кг «оружейных» изотопов образца 1945 года дали в Японии через 50 лет 367 тысяч «хибакуся». Сколько пораженных второго поколения будет в 2036 году на территории России, Белоруссии, Украины, если активность «официально» выброшенных 50 т (!) «топливных» изотопов считать примерно в 10 раз ниже, чем «оружейных»?
Ответ: около 18 млн человек.
Следует учесть, что решение этой задачи иногда вызывает в классе шок. Я успокаиваю школьников тем, что здоровый дядька, отец двух здоровых детей и дедушка родился через год после того, как оба моих родителя участвовали в единственных в СССР «атомных» тоцких учениях 1954 года и находились очень близко от эпицентра произведенного тогда ядерного взрыва. Так что радиация поражает не всех одинаково.
+++
###3###
Чернобыльская и многие другие современные техногенные аварии неизбежны, поскольку человек по уровню своей психологической готовности отстает от своих технических достижений.
Великий русский философ Николай Александрович Бердяев писал еще в 1948 году:
«Человек раздавлен собственными открытиями и изобретениями, к которым мало приспособлена его природа, формированная совсем в другую эпоху. Романтический возврат к состоянию, предшествующему технике, машине, индустриализации человеческой жизни, невозможен. Но это ставит вопрос о развитии и обнаружении духовных сил в человеке, которым овладели и подчинили себе выпущенные на свободу не демоны природы, а демоны техники и машины.»
Ученые и инженеры предлагают безукоризненно (с их точки зрения) обоснованные технологические решения, но люди не всегда следуют их рекомендациям. «Я знаю, что катастрофы наступят, но не верю этому», — так думают сейчас не только малообразованные обыватели, но и подавляющее большинство политиков и руководителей — «людей, принимающих решения». В современной России к этому добавляется фактор «быстрых денег», когда стремление немедленно заработать перевешивает любые рассуждения о будущих последствиях.
Человек, ориентированный рекламой на успешное потребление всего, приучается «жить настоящим» и не задумываться о проблемах, которые он создает такой жизнью для своих потомков.
Риск крупных аварий возрастает с каждым днем, потому что управлять сверхмощной техникой одним движением пальца на кнопке приходят люди, с детства привыкшие к компьютерным играм. Привычка к жизни в виртуальном мире вызывает потерю чувства реальности — ведь из любой «крупной» игровой неприятности можно выйти с помощью кнопки RESET. Мне уже приходилось наблюдать многочисленные мелкие аварии в лаборатории, когда студент или молодой сотрудник привычно перезагружает «свой» компьютер, забыв, что он не дома и что компьютер участвует в круглосуточной работе лабораторной сети и связан с другими вычислительными машинами и спектральными приборами. А ведь в компьютерно-игровой терминологии чернобыльскую катастрофу можно рассматривать как результат неудачной «перезагрузки» «зависшего» в режиме малой мощности реактора.+++