О ситуации вокруг японской АЭС

Как вы все знаете, 11 марта в Японии произошло одно из крупнейших землетрясений за последние десять лет, вызвавшее за собой волну цунами, которая, по сути, и унесла больше всего жизней, — сравниться с ним могут разве что недавние события в Чили и на Гаити, а также разрушительное цунами 2004 года, унесшее жизни четверти миллиона человек в юго-восточной Азии. Произошедшая следом (да и до сих происходящая) авария на АЭС Фукусима-1 породила множество слухов и домыслов — зачастую противоречивая информация возбудила в людях страх и панику, страх перед неизвестным, перед невидимой, а оттого и еще более угрожающей радиацией, «неуправляемой цепной реакцией» и «ядерным взрывом». Попытаюсь изложить то, что, как мне кажется, происходит на самом деле.

Давайте начнем с первопричины. Даже несведущему человеку понятно, что землетрясение силой в 9 магнитуд мало что оставит в целости и сохранности — с каким бы запасом прочности здания не возводились, близ эпицентра они рискуют получить серьезные повреждения. По данным USGS эпицентр основного землетрясения находился на расстоянии 177 километров от города Фукусима, близ которого и расположена станция. Это и порядка пятисот остаточных толчков и стало причиной разрушения внешнего защитного контура станции (под внешним контуром здесь понимается система пассивной стабилизации работы реакторов — не очень точная, но зато понятная формулировка).

На момент первого землетрясения три реактора из шести (4, 5 и 6) были остановлены на техническое обслуживание, еще три (1, 2 и 3) находились в рабочем состоянии — именно на них произошел отказ системы автоматического охлаждения реактора, в результате чего и произошли последующие взрывы. Тут надо обратить внимание, что на данной станции используются водяные реакторы кипящего типа — последнее слово в атомной энергетике 70-х годов (сама станция тех же годов постройки), — на сегодняшний день несколько устаревшие, но при должном техническом обеспечении и регулярных модернизациях способные работать на достаточно приемлемом уровне. Кипящими они называются потому, что пар (а на АЭС фактически вырабатывается паровая энергия, если вы не знали), который вращает турбину генератора, вырабатывается не во внешнем контуре реактора (как в наиболее распространенном в России и Европе типе реакторов на тепловых нейтронах), а прямо внутри активной зоны, т.е. кипящая вода, обволакивающая топливные стержни, одновременно является и охлаждающим веществом, и рабочим телом.

Тут-то природа и сыграла злую шутку — если, к примеру, в реакторе на быстрых нейтронах (единственная такая станция в мире — Белоярская АЭС, что в 50 км от Екатеринбурга; меня даже приглашали туда пару раз) охлаждение реактора осуществляется жидким натрием, а в активной зоне постоянно находятся графитовые стержни, поглощающие излишнее излучение — фактически система охлаждения и система отвода пара разделены, — то на Фукусиме-1 за счет того, что отвод пара и подвод охлаждения осуществляется в едином контуре, при его повреждении за пределами реактора автоматически: а) вышла из строя система охлаждения и б) выработанный пар и короткоживущие изотопы-продукты реакции начали скапливаться внутри реактора.

Я пока не знаю, почему система охлаждения вышла сразу на всех работающих реакторах — по идее, для каждого энергоблока она должна быть своя, — но раз такое произошло, для предотвращения критического роста давления внутри реакторов японские инженеры были вынуждены начать аварийно стравливать радиоактивный пар, представляющий из себя смесь различных не вполне безобидных веществ, в том числе ионы йода (период их полураспада составляет, если не ошибаюсь, 8 суток), стронция (различные изотопы могут сохранять свою активность годами) и ряда других. Кроме того, в результате выпуска этих газов под крышами энергоблоков (не реакторов, а именно зданий, где они располагаются) начал скапливаться водород. Если вы хоть раз интересовались историей дирижаблестроения, то знаете, насколько водород взрывоопасен — малейший контакт с кислородом, и взрыв неминуем. Именно взрывы водорода уже который день гремят на станции (я даже сбился со счета — четыре их было или пять), и именно они стали причиной частичного разрушения энергоблоков.

Далее: неуправляемая цепная реакция, о которой сейчас многие говорят, там в принципе невозможна — при отсутствии рабочего тела (воды) дальнейшая активная реакция происходить не будет, однако из-за того, что уровень воды в реакторе упал и топливные стержни частично оголились, начался неконтролируемый рост их температуры и возникла угроза оплавления топлива — само по себе не очень страшное явление, но если они полностью расплавятся, в реакторе, по сути, образуется радиоактивная «лужа» — после этого реактор хоть на помойку выбрасывай. Хотя, опять-таки, возникает вопрос, куда потом это радиоактивное вещество (уран и плутоний плюс некоторые побочные продукты) в совершенно непригодном для дальнейшего использования виде девать. К тому же, есть ненулевая вероятность выброса частичек содержимого реактора вместе со стравливаемым паром. Для предотвращения всего вышеописанного инженеры приступили к охлаждению стержней смесью морской воды и боровой кислоты (бор, как известно, отлично поглощает радиоактивное излучение, и, в отличие от графита, менее горючеопасен).

Но, к несчастью, по последним сообщениям МАГАТЭ в результате многочисленных взрывов были повреждены активные зоны на всех трех аварийных реакторах. Что это значит — теперь радиоактивные компоненты могут поступать в атмосферу не только в виде стравливаемых газов, но и неконтролируемых выбросов через поврежденные корпусы. Этим, возможно, и объясняет столь высокое, многократное повышение радиоактивного фона близ станции, впрочем, пока не опасного для жизни людей.

Теперь, собственно, есть несколько вариантов развития событий — либо реакторы удастся затушить, либо же их придется законсервировать в таком виде, в котором они находятся — в любом случае, главная задача инженеров не допустить дальнейших выбросов. Буду следить за развитием событий.

P.S. И никакой йод вам тут не поможет. И уезжать из региона тоже смысла нет — активного загрязнения территорий не произойдет даже при самом худшем варианте развития событий, это просто невозможно по конструктивным и физическим особенностям реактора и используемых в нем топливных компонентов.

Posted via Блог имени меня