«Причина вибуху була закладена ще в момент проєктування», — В’ячеслав Орлов

В’ячеслав Орлов: За офіційною версією у всьому звинуватили оперативний персонал, та причина не лише в ньому. Звичайно ж, підключення здійснювали оперативники, але їх вина приблизно така, як була б ваша, коли б ви увімкнули телевізор, а він взяв і вибухнув. Вам кажуть: «Ви самі і винні, бо ви його увімкнули». Але причина, мабуть, у зовсім іншому… Так і тут.

Оперативний персонал виконував виключно ті роботи, які дозволялись регламентом, інструкціями. Дятлов, який на момент аварії був заступником головного інженера з експлуатації другої черги, сам по собі був дуже жорсткою людиною, вимагав скрупульозного виконання усіх інструкцій. Тому я впевнений, що все робили чітко за регламентом, як і вимагалось. І все, що було тоді зроблено, дозволялось чинними на той час інструкціями.

Проте фундаментальна причина, на мою думку, і вона збігається з висновками, які наразі вважаються офіційними, була у прорахунках у фізиці реактора. Імовірність вибуху існувала, трапився неконтрольований розгін реактора, бо конструкційно це було можливо. Причина вибуху була закладена ще в момент проєктування. Чому цього не трапилось на першому енергоблоці? Бо так складалися обставини. Енергоблоки РБМК експлуатувалися на Ленінградській, на Чорнобильській, на Курській, Смоленській станціях. І траплялось на Ленінградській станції, що потужність із невідомих причин зростала, а потім у якийсь момент падала. Думали, що то, мабуть, помилки у показах приладів.

Тобто якісь передумови для подібної аварії були. Так, зокрема, коли перед зупином блока, під час випробування, натискали кнопку АЗ-5 (кнопка аварійного захисту п’ятого рівня), яка за системою регулювання всі стрижні одночасно опускала в активну зону, потужність реактора замість того, аби відразу падати, навпаки підстрибувала догори, а потім таки падала донизу. Причину цього явища тоді пояснити не могли, хоча фізики у Москві знали, що є такий недолік.

Тепер нам відома причина цього явища. Річ у тім, що РБМК – дуже громіздкий великий реактор із активною зоною діаметром 7 метрів та заввишки 7 метрів, і нейтронне поле у ньому змінюється як за висотою, так і за радіусом. На той час ми ще не мали у розпорядженні хорошої обчислювальної техніки, всі розрахунки виконувались вручну. А за допомогою самої логарифмічної лінійки все це не так просто порахувати. Може, проєктанти із Інституту Курчатова десь прорахувались, а коли почалась експлуатація, поміняти фізику реактора неможливо, бо для цього вже треба розбирати усю конструкцію і збирати її наново.

Хоча, треба сказати, після того, як трапилась аварія на ЧАЕС, на усіх інших реакторах РБМК почали здійснювати серйозні доопрацювання, пов’язані із внесенням змін до конфігурації активної зони. Так, наприклад, що стосується системи управління захистом АЗ –  це двадцять один стрижень, що входили в активну зону протягом 60 секунд після того, як натискалась відповідна кнопка, хоча цей процес мав би займати не більше 10 секунд.

Чому це відбувалось? Бо стрижні там висять на тросиках, після натискання кнопки магнітна муфта розчіплялась і стрижень, який висів у відповідному каналі, за рахунок розмотування тросика на барабанчику опускався донизу. У каналі в цей час знаходилась охолоджуюча вода, і стрижень у неї падав не так швидко, як би, скажімо, у повітря. Після аварії допрацювали таки всю цю систему охолодження каналів, зробили плівочне охолодження, яке передбачалось загальним проєктом на ранній стадії, і зараз стрижні після натискання на кнопку АЗ-5 падають дуже швидко. Тобто якби це зробили раніше, то не було б такої аварії, адже поглиначі швиденько б пірнули у зону і загасили реакцію.

Сама по собі конструкція РБМК – це графітова кладка з отворами, через яку проходить 1693 канали, в кожному із яких висить по ТВЗ. Окрім них є ще 200 каналів СУЗ (канали управління систем захисту), які теж знаходяться у цій активній зоні та в яких містяться стрижні управління. А так, як усе це гаряче, то канали охолоджуються теж. У них вода не кипить, вона просто проходить і охолоджує стінки. І коли стрижні підіймаються догори, залишається порожнина, і для того, щоб вона не заповнювалась водою, там на телескопічній підвісці висять витіснювачі – труби, заповнені графітом, за допомогою яких просто витісняли воду, щоб зменшити поглинання нейтронів водою.

Для РБМК, як відомо, вода є поглиначем, і реактор сконструйований таким чином, аби із каналів, центральна частина яких зроблена із цирконію, який мало поглинає нейтрони, витісняти ще й воду. Все це – для того, аби не втрачати нейтрони, щоб реактор міг працювати при меншому збагачені по урану-235. Але справа у тому, що витіснювач не до самого низу каналу опускався, і коли стрижень повністю був піднятий догори, то в каналі залишався стовп води близько метра. І якщо подається команда на опускання стрижнів-поглиначів, то стрижень занурюється в зону, тобто опускається у канал, заповнений водою.

Так ось, уявіть: зверху знаходиться поглинаюча частина, тоді витісняюча, яка становить з нею суцільну конструкцію, і вся ця деталь витісняє воду із каналу, і тоді у перший момент занурення стрижнів виходить ситуація, що вода, яку замістив витіснювач, витісняється, а витіснювач не поглинає нейтрони, а навпаки їх зберігає. Таким чином, у нижній частині каналу, коли треба поглинати нейтрони, речовина, здатна це зробити, витіснялась, а натомість був витіснювач, який посилював реакцію.

Коли це відбувається з одним стрижнем в одному каналі чи поступово з кількома, то це непомітно. Але коли з усіма стрижнями одночасно, то звісно ж, реакція протікає дуже активно. Тому, коли в момент, як всі поглинаючі стрижні знаходяться вгорі і поглиначі вже вийшли із зони, дати команду на глушіння реактора, ця уся армада стрижнів почне рухатися в активну зону, внаслідок чого у ній внизу значно посилиться реактивність. Ситуація склалась так, що на момент експерименту всі стрижні були вгорі, тому цей ефект і проявився.

РБМК – киплячий реактор, у канали якого знизу надходить вода, а зверху висять тепловиділяючі збірки, які можна умовно порівняти із теном у електросамоварі, але тен нагрівається за рахунок електрики, а тут – ядерна реакція розігріває ТВЕЛи, яких є по 32 у кожній тепловиділяючій збірці. Вода підіймається догори і у верхній частині починає кипіти, але закипає не повністю, утворюється вода із бульбашками, і залежно від потужності реактора, цих бульбашок буває від одного до п’ятнадцяти відсотків.

Зона кипіння може бути вище чи нижче залежно від потужності. Якщо тепловиділяюча збірка багато виділяє тепла, то вода починає кипіти нижче, якщо більше – вище. Треба наголосити на тому, що вода для РБМК діє і як уповільнювач, і як поглинач нейтронів. Так ось нейтрони поглинаються водою, а коли утворилась пара, то води наче й нема. Як наслідок – при підвищенні потужності починає сильніше нагріватися ТВЕЛ, утворюється багато пари і, як наслідок, поглинача – води у каналі стає менше, а коли поглинача менше, то й реакція протікає більш активно. Це називають позитивним ефектом реактивності, тобто цей реактор схильний до саморозгону.

Як тільки реакція розганяється, намагаються зробити все можливе, аби досягти стабільності, а тут було навпаки – реакція розганялась все сильніше, тому оператор мусив постійно стежити за тим, аби гасити надмірну активність вручну.

Ось ці два ефекти, наклавшись один на другий, призвели до вибуху. А ще додалось те, що зазвичай при роботі реактора на повній потужності працюють дві половини – права і ліва КБПЦ (контур багатократний примусової циркуляції, через який проходить вода через реактор). Він розділений на дві частини і на кожний контур циркуляція здійснюється головними циркуляційними насосами (ГЦН).

Їх чотири штуки всього з кожного боку, тобто загалом є вісім, а зверху – по два барабан-сепаратори з кожного боку, куди закидається паро-водяна суміш з реактора. Там пара відділяється від води, і вода знову головними циркуляційними насосами заганяється у реактор. При роботі на повній потужності працюють три головні циркуляційні насоси і один перебуває у резерві.

За експериментом, який відбувався безпосередньо перед аварією, йшлося про те, щоб спробувати використовувати енергію ротора турбогенератора, що крутиться зі швидкістю три тисячі обертів у хвилину, при відключенні енергоблока для того, щоб забезпечити роботу головних циркуляційних насосів на перший час, доки не підключаться системи аварійного охолодження реактора у випадку знеструмлення. Справа в тому, що для реактора дуже небезпечно, коли припиняється циркуляція води через канали, адже тепловиділення не припиняється і треба його знімати, у іншому разі розплавляться ТВЕЛи, відбудеться сплавлення, а поремонтувати це вже практично неможливо.

Тому потрібно, під час аварійних випадків, особливо в перші моменти, коли відбувається відключення блока, забезпечити охолодження та роботу головних циркуляційних насосів. Для цього слід, одразу ж, коли йде відключення,  зробити так, щоб за рахунок збудження ротор генератора без пари ще продовжував крутитися, і напруга в мережі ще якийсь час буде триматися. Ось у цьому і була суть експерименту. А до цього довелось за програмою експерименту запустити по ГЦН з кожного боку, тобто усі вісім. Причому, по два живилися від власних джерел як завжди, а по два від генератора, який мав їх забезпечувати. Все це робилось на досить низькій потужності, а для РБМК найнестійкіший, найнебезпечніший період – це робота на низьких рівнях потужності.

Чому? Бо ГЦНи подають воду із барабан-сепараторів у нижню частину каналів, де утворюється пара і там відстоюється. Далі пара йде до машинного залу і крутить там турбіну, тоді повертається назад у вигляді живильної води в барабан-сепаратори на всмоктування головними циркуляційними насосами. Але справа у тому, що та пара, що йде до машинного залу, там відпрацьовується, крутячи обладнання і перетворюється у конденсат, а температура конденсату менша, ніж температура води у КБПЦ.

Тобто, по-іншому кажучи, вода, яка потрапляє у КБПЦ знову на вхід у канали, трохи захолоджується водою із машинного залу, живильною водою. І якщо цієї води мало, то й захолоджування мало. І тому виходить, що вода на вході в канали знизу була майже на грані кипіння, бо потужність маленька, тому й забір пари малий на турбіну, а відтак і всмоктування води ГЦНом дуже мале. У результаті цей окріп крутився по колу, і зовсім невеликий стрибок потужності призводив по значного виділення пари.

Отже, по-перше, контур КБПЦ, який прокручує воду, був доведений до межі кипіння і це не з вини оперативного персоналу, а через проведення експерименту. Наскільки я зрозумів, мало звернули увагу на те, що вода на межі кипіння крутиться по колу, бо нема захолоджування від зворотного конденсату з машзалу. Потужність мала, турбіна малою кількістю пари крутиться, мало конденсату. А по-друге, кінцевий ефект реактивності на стрижнях, коли в нижній частині витісняється вода, з’являється короткочасний стрибок реактивності при зануренні стрижнів і вода витісняється. І по-третє, – паровий ефект реактивності. Ну ось вони спрацювали всі разом і вийшло те, що вийшло.

Вже пізніше, коли я працював після аварії у лабораторії ліцензування у регулюючому органі, до нас приходили люди, які влаштовувались на роботу в галузі. Я завжди говорив з ними, розповідав про різницю в методиках функціонування ядерної бомби та атомної станції. Управління, маю на увазі. Так от, вся атомна енергетика тримається на частці запізнілих нейтронів, і коли б її не було, то  не було б керованої атомної реакції. Були б тільки бомби. Частка запізнілих нейтронів називається бета, а для того, щоб реактор пішов у некерований розгін, потрібно, щоб стрибок реактивності перевищував бета, тобто частку запізнілих нейтронів. Тоді реактор починає розганятися на миттєвих нейтронах. Це практично бомба.

Відбувається некерований розгін, рахунок іде на 10^-9 секунди. У людському сприйнятті – це мить. І потужність – необмежена. Якщо ви візьмете пляшку бензину і запалите її, буде полум’я у 3000^о С, наприклад, і коли запалити цистерну бензину, то теж буде така сама температура, адже бензин просто горить при такій температурі. І вище не буде. А ось коли ми говоримо про ядерну енергетику, то температура буде будь-яка, і зрештою, уся конструкція, яка призвела до підвищення потужності, буде зруйнована повністю.

Тобто, якщо реактор на миттєвих нейтронах почав розганятися, то закипить все, починаючи від води і закінчуючи металом. І пара, яка утворюється під час горіння, просто розкидає цю конструкцію, яка дозволила вийти в критику цьому об’єму. Реактор розігнався на миттєвих нейтронах, а зневоднення КБПЦ призвело до виділення потужності 4 бета, а там ще й зневоднення контуру СУЗ… Словом, стрибок реактивності був дуже великий.

Пресслужба ДНТЦ ЯРБ.