25.04.1986 исходное событие - эксперимент
Цель: выяснить, сколько времени (с момента прекращения подачи пара на турбину) генератор, вращаясь по инерции, будет вырабатывать электроэнергию, достаточную для аварийного питания основных систем реактора, и хватит ли этого времени до подключения ДГ.
Хроника аварии
25 апреля к 3.47 мощность реактора была снижена до 50% в соответствии с программой была отключена система аварийного охлаждения реактора. Дальнейшее снижение мощности было запрещено диспетчером Киевэнерго. Разрешение на продолжение разгрузки было получено 25.04 в 23.10.
26 апреля в 0.28 при переходе системы с локального автоматического регулирования (ЛАР) на автоматический регулятор общей мощности (АР) мощность реактора провалилась (тепловая д 30 МВт, нейтронная до 0). Персонал принял решение о восстановлении мощности реактора и в дальнейшем стабилизировал на уровне 160 – 200 МВт (тепловых) При этом оперативный запас реактивности (ОЗР – количество стержней СУЗ, находящихся в активной зоне) снижался из-за отравления ксеноном, извлекались стержни ручного регулирования для поддержания мощности реактора.
1.03 к шести работающим главным циркуляционным насосам подключили в качестве балластной нагрузки седьмой и восьмой насосы. Дополнительное увеличение расхода теплоносителя через реактор привело к уменьшению парообразования. Кроме того, расход относительно холодной питательной воды оставался небольшим, соответствующим мощности 200 МВт, что вызвало повышение температуры теплоносителя на входе в активную зону, и она приблизилась к температуре кипения.
В 1.23.04 начался эксперимент. Персонал блокировал систему аварийной защиты реактора, срабатывающую в случае прекращения подачи пара на обе турбины. Персонал прекратил подачу пара на турбину №8 . Из-за снижения оборотов ГЦН, подключенных к «выбегающему» генератору, расход воды через активную зону реактора значительно уменьшился, стало быстро нарастать парообразование.
Из за положительного парового коэффициента реактивности произошло увеличение мощности реактора.
В 1.23.38 сработала аварийная защита (АЗ) от нажатия кнопки на пульте оператора. Поглащающие стержни начали движение в активную зону, однако вследствие их неудачной конструкции и заниженного (не регламентного) оперативного запаса реактивности реактор не был заглушен. Под каждым стержнем (АЗ) подвешен вытеснитель из графита.
Сечение поглощения нейтронов у графита меньше, чем у воды. Когда сработала АЗ, вытеснители, действуя подобно поршням, вытеснили воду и это привело к возрастанию потока нейтронов в нижней части активной зоны. При этом произошел разрыв циркониевых оболочек тепловыделяющих сборок, повреждение технологических каналов и заклинивание стержней СУЗ. Начался саморазгон реактора. Давление пара разрушило часть каналов и паропроводы над ними (произошел первый взрыв).
После разрушения каналов и паропроводов давление в реакторе упало, и вода вновь стала поступать в активную зону. Начались химические реакции воды с ядерным топливом, разогретым графитом, цирконием. В ходе этих реакций произошло образование водорода и окиси углерода. Давление газов в реакторе стало стремительно расти. Крышка реактора весом 1000 тонн приподнялась, обрывая трубопроводы.
В 1.23.46 газы, находившиеся в реакторе, соединились с кислородом воздуха, образовав гремучий газ, произошел второй взрыв. Крышка реактора подлетела вверх и вновь упала вниз. Разрушились стены и перекрытие реакторного зала. Из реактора вылетела четверть находящегося там графита, обломки раскаленных ТВЭЛов, остатки активной зоны расплавились, смесь из расплавленного металла, бетона и фрагментов топлива растеклась по подреакторным помещениям.
Причины аварии и расследование
Государственная комиссия СССР, сформированная в мае1986 года, возложила основную ответственность на оперативный персонал и руководство ЧАЭС. Утверждалось, что «авария явилась следствием маловероятного совпадения ряда нарушений правил и регламента эксплуатационным персоналом, а катастрофические последствия приобрела из-за того, что реактор был приведен в нерегламентное состояние».
Грубыми нарушениями правил эксплуатации АЭС были признаны:
- проведение эксперимента «любой ценой», несмотря на изменение состояния реактора;
- вывод из работы исправных технологических защит, которые остановили бы реактор еще до того, как он попал в опасный режим;
- замалчивание масштабов аварии в первые дни руководством ЧАЭС.
Нарушением регламента, существенно повлиявшим на возникновение и протекание аварии, была работа с малым оперативным запасом реактивности (ОЗР).
В 1991 году комиссия Госатомнадзора СССР пришла к заключению, что «начавшаяся из-за действий персонала Чернобыльская авария приобрела неадекватные и катастрофические масштабы вследствие неудовлетворительной конструкции реактора».
Реактор имел опасные конструктивные особенности:
- Положительный паровой коэффициент реактивности. Существовала положительная обратная связь – рост мощности вызвал увеличение парообразования, которое приводило к еще большему увеличению мощности. Это делало реактор нестабильным и ядерноопасным. Операторы не были информированы о том, что на малых мощностях может возникнуть положительная обратная связь.
- «Концевой эффект». Суть эффекта заключается в том, что при определенных условиях в течение первых секунд погружения стержней СУЗ в активную зону вносилась активная реактивность вместо отрицательной из-за наличия вытеснителя из графита. Существование концевого эффекта было обнаружено в 1983 году во время пуска 1-го энергоблока Игналинской АЭС, однако мероприятия по его устранению выполнены не были. Эксплуатационный персонал АЭС не знал о концевом эффекте.
- Низкая скорость ввода стержней, обеспечивающих аварийный останов реактора (18 сек.).
МАГАТЭ создало свою консультативную группу, известную, как Консультативный комитет по вопросам ядерной безопасности (англ. INSAG). INSAG признал, что причиной аварии явилось одновременное проявление проектных недостатков конструкции стержней (наличие вытеснителей и низкая скорость ввода при АЗ) и положительной обратной связи при по реактивности.
Последствия аварии
Авария на АЭС привела к загрязнению радиоактивными веществами 150 000 км2 площади бывшего СССР, на которой проживало 7 млн. человек. Было отселено 90 тыс. человек из 186-ти населенных пунктов Украины и Белоруссии. В результате аварии из сельскохозяйственного оборота было выведено 5 млн. га земель, вокруг АЭС создана 30-ти километровая зона отчуждения.
Суммарная активность веществ, выброшенных в окружающую среду, составила до 14.1018Бк (примерно 38.107Ки).
Число пострадавших от Чернобыльской аварии можно определить лишь приблизительно.
В течение 1986 года от лучевой болезни умерло 28 человек. По данным ВЛЗ в результате аварии на Чернобыльской АЭС в конечном счете может погибнуть до 4000 человек.
В ликвидации последствий аварии приняло участие до 600 тыс. человек. Вокруг 4-го блока был построен бетонный «саркофаг» (объект «Укрытие»). Строительство саркофага началось в июле и было завершено в ноябре 1986 года.
Модернизация
Модернизация действующих блоков РБМК была направлена на максимальное снижение положительных коэффициентов реактивности до значений меньше 1 Бета. эф (эффективной доли запаздывающих нейтронов). Паровой коэффициент был снижен путем введения дополнительных поглотителей и увеличением обогащения урана, применением нового вида топлива с добавкой эрбия (резонансного поглотителя). Добавка резонансного поглотителя позволила поддерживать паровой коэффициент в заданных пределах (0,3-0,8 Бета. эф).
Был выполнен комплекс работ по внедрению независимой быстрой аварийной защиты (БАЗ). Данная система включает 24 дополнительных стержня и обеспечивает ввод отрицательной реактивности более 2 Бета за время менее 2,4 сек. Время срабатывания аварийной защиты уменьшено с 18 до 12 сек. это позволило исключить возможность роста реактивности при введении стержней СУЗ в любых режимах работы реактора.
ЧАЭС после аварии
В октябре 1986 года после обширных работ по дезактивации территории и постройки «саркофага» 1-й и 2-й энергоблоки были введены в строй. В декабре 1987 года была возобновлена работа 3-го энергоблока.
Станция прекратила генерацию электроэнергии 15 декабря 2000 года.
В 2012 году начались работы по установке нового саркофага, который имеет длину 257 метров, ширину 164 метра, высоту 110 метров и вес 31 тыс. тонн. К ноябрю 2016 года на площадке рядом с четвертым энергоблоком был завершен монтаж конструкций «арки», 29 ноября 2016 года завершена надвижка на здание реактора.
Завершение проекта и сдача его в эксплуатацию ожидались в ноябре 2017 года, однако позже эта дата была перенесена на май 2018 года, поскольку компания NOVARKA не смогла своевременно завершить необходимые работы. Со временем будет начата подготовка к демонтажу предыдущего «Укрытия» и конструкций реактора (при условии достаточного международного финансирования).
