В техническом проекте энергоблока говорится, что испытания такого рода и в таком режиме, какие проводили на ЧАЭС — сложны. Никто прежде в нашей стране ими заниматься не хотел. А в Чернобыле взялись.
Это неверно. Использование выбега турбогенератора как фактора повышения надежности его охлаждения использовалось еще на самых первых атомных станциях. Это требование входит в регламент проверок эксплуатационных режимов. И даже на первом блоке Нововоронежской АЭС, в 64-м году, этот режим был как рядовой обязательный режим внедрен и проверялся. Поэтому и на ЧАЭС этот режим решили внедрить, то есть повторяли идею применительно к этой конструкции.
“...A3-5 на четвертом блоке!” — этот автомат-сигнал поднял с постелей руководителей цехов Чернобыльской АЭС. Все происшедшее до включения оператором кнопки “АЗ-5” (аварийной защиты, которая командует специальным комплексом стержней СУЗ — системы управления и защиты реактора) казалось понятным. Об этом рассказывали работавшие в ночную смену. Документы зарегистрировали поведение всех сколько-нибудь значительных элементов оборудования. Кнопка “АЗ-5” призвана автоматически просто останавливать, заглушать реактор, сбрасывая в него все оставшиеся стержни СУЗ. По сути — это команда “стоп”.
Но именно в момент нажатия кнопки “АЗ-5” начал развиваться аварийный процесс. Как именно он развивался? Надо понять психологическую природу процесса, представить его мысленно, как бы проиграть снова. Это необходимо, чтобы понять причину, найти средства, способные стопроцентно исключить вероятность повторения подобной катастрофы.
Персонал ЧАЭС видел, что эксперимент почти выполнен: тепловая мощность реактора — 7%. Турбина остановлена. Теперь, ориентируясь на запас стержней в реакторе, и следовало, как “стоп-краном”, реакцию полностью остановить. Все! Энергоблок останавливался на плановый ремонт.
...Никто в этой смене действительно не смог бы понять, что же все-таки произошло с реактором. Для этого нужен длительный анализ, хотя расчетчики могли и обязаны были учесть подобную ситуацию при проектировании.
Теперь имеет смысл остановиться на конструкции и физической основе атомного реактора типа РБМК.
На любой электростанции электрический ток вырабатывается турбогенератором. Разница в том, какой движитель вращает лопасти или лопатки турбины: вода, сила ветра, горячий пар. На тепловых и атомных станциях — это пар, который нагревается теплом от сгорающего органического топлива или в результате ядерной реакции деления. Можно немало рассказать о преимуществах ядерной энергетики. В данный момент нас интересует ее экономичность, в частности, эффективность использования топлива. Атомный реактор в 1 миллион электрических киловатт занимает объем небольшой жилой комнаты. Перегрузка топлива осуществляется раз в год. Для ТЭС равновеликой мощности в год потребовался бы железнодорожный состав угля из десятков вагонов. Столь велик потенциальный запас энергии атомного ядра. Топливом для АЭС на так называемых медленных, или тепловых, нейтронах (к ним относится и чернобыльский реактор) служат таблетки оксида слабо обогащенного урана (2-4% уран-235) в оболочке из циркониевого сплава — циркония. Для высвобождения атомной энергии необходимо разбить атомное ядро.
Атом — это наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителсм его свойств. Атом состоит из ядра (положительно заряженные протоны и нейтроны), окруженного отрицательно заряженными электронами. Число электронов равно числу протонов в ядре. В ядре содержится почти вся масса атома. Осуществление цепной самоподдерживающейся ядерной реакции связано с жизнью нейтронов. Вообще, понятие “ядерная реакция” или “ядерное деление” означает превращение атомных ядер в результате их взаимодействия с элементарными частицами или друг с другом и сопровождающееся изменением массы, заряда или энергетического состояния ядер.
Расщепление ядра тяжелого атома сопровождается высвобождением нейтронов. И вызывается оно взаимодействием с нейтроном или другой элементарной частицей. В результате образуются более легкие ядра, новые нейтроны или другие элементарные частицы и, что для нас является в данном случае главным — выделяется энергия. При каждом делении атомного ядра высвобождается огромное количество — 200 МэВ (миллионов электрон-вольт) энергии.
Поддержать цепную реакцию деления способен только один природный изотоп урана — уран-235. Но для этого масса его должна быть критической. Критичность зависит от многих факторов, например, состава топлива, замедлителя реакции, формы активной зоны реактора и др. В природе такого не случается.
В атомном реакторе топливо заключают в систему, которую окружают материалом, улавливающим свободные нейтроны и возвращающим их обратно в активную зону. Создают и средства управления цепной реакцией с целью ее регулирования.
