В момент быстрого роста паросодержания и выброса воды из каналов все насосы прекратили подачу воды вследствие резкого повышения гидравлического сопротивления активной зоны. Раскалённая топливная «пыль» с паром (на фоне роста давления в активной зоне и в сепараторе с 70 до 80-85 атмосфер и полного прекращения расхода в насосах) перегрела, в основном излучением и нагревом в момент роста мощности, циркониевые трубы технологических каналов до температур, при которых произошел их разрыв. Именно в это время слышались шум, рокот и вибрация, которые приняли за первый взрыв в центральном зале. Вода и пар с перегретой топливной «пылью» заполнили реакторное пространство. Разрушался и размывался горячий графит, температура которого к этому времени была порядка 350-400°С. В это время вероятно смятие труб каналов СУЗ внешним давлением и заклинивание стержней регулирования. Именно поэтому стержни СУЗ остановились все разом, войдя в активную зону примерно на 2 метра.

После разрыва труб каналов расход по всем насосам (по записям на самописцах) возрос почти до номинала. Практически вся вода шла в графитовую кладку и из насосов, и из сепараторов и превращалась в пар за счёт нагрева графитом и самоиспарения вследствие падения давления (в этот момент давление в кладке было ниже давления в сепараторе, а вода находилась при температуре насыщения). Давление в пределах кожуха реактора возросло до значений, при которых была сорвана верхняя биологическая защита (схема «Е», «Елена»), разорваны вверху трубы каналов, отводящие теплоноситель, оборваны нижние трубы-калачи, подводящие воду к рабочим каналам. Под давлением просел (смят) нижний «крест» (схема «С»), на который опирается нижняя биологическая защита (схема «ОР»), тонкие листы креста не выдержали давления; были разорваны компенсаторы, герметизирующие реакторное пространство шахты реактора. Тепловой взрыв реактора был вторым взрывом, который слышал персонал. В этот момент разрушены верхние и нижние коммуникации, отводящие пароводяную смесь и подводящие воду к технологическим каналам, разрушены помещения насосов и барабанов-сепараторов. Вместе с паром и топливо–графитовой «пылью» в отверстие после подъёма и сдвига схемы «Е» была выброшена наружу, за пределы шахты реактора, часть графитовых блоков с кусками циркониевых труб и тепловыделяющих сборок. Находящийся снаружи здания реактора персонал (по докладным запискам) видел искры и раскаленные куски чего-то, напоминающие «горящие тряпки». Первая, начальная фаза чернобыльской трагедии, как не только я её представляю, закончилась.

Оставшаяся в шахте реактора бóльшая часть топлива и графита стала разогреваться за счёт остаточного энерговыделения продуктов деления в топливе. Охлаждающая вода в принципе уже не могла попасть в активную зону, так как все коммуникации были порваны. Графит нагрелся до 700-800°С и сам стал гореть (Облучённый графит на воздухе начинает гореть при температуре примерно 700-750°С в муфельной печи при электронагреве. Горение прекращается после отключения нагрева. В нашем случае горение поддерживалось остаточным энерговыделением в топливе и выделяемой энергией горения в компактном объёме, продуваемом воздухом). Температура горящего графита и циркониевых труб могла возрасти до 1500-1700°С. За несколько дней графит, циркониевые трубы, циркониевые оболочки твэлов (цирконий выгорел ещё раньше) практически выгорели полностью. Тяжелые фракции топлива в шахте реактора остались (некоторые эксперты утверждают, что там ничего не осталось), летучие и газообразные осколки деления урана оказались выброшенными в атмосферу.

Небольшая иллюстрация к пониманию взрыва реактора в условиях резкого наброса мощности в процессе разгона на мгновенных нейтронах. Американцы при обсуждении аварии на ЧАЭС, в Вене в августе 1986 года, демонстрировали видеозапись теплового взрыва: в бочку с водой вылили сравнительно небольшой «ушат» расплавленного металла. Кажется, это был чугун. Произошел взрыв, который разнёс в клочья и бочку, и сооружение из металлических конструкций, в котором размещалась бочка, а металл превратился в пыль. Эта картина в какой-то мере иллюстрирует ситуацию в момент попадания воды на раскалённый графит после разрыва циркониевых труб технологических каналов (тепловой взрыв). При этом вероятно разрушение и диспергирование части графитовых блоков. Мне же кажется, что эта модель взрыва менее подходит к пониманию взрыва твэлов на ЧАЭС в той его части, которая связана с катастрофическим ростом мощности твэлов в момент разгона на мгновенных нейтронах. Тут более подходит другая экспериментальная модель. Если в электрическую розетку на кухне (кухонный эксперимент и очень дешёвый) всунуть волнистую заколку для волос, то мгновенно раздастся лёгкий взрыв, металлическая заколка превратится в пылевую «сажу» (окисленный металл). Примерно такая картина разрушения твэлов в зоне максимальных тепловых нагрузок вероятна в момент роста мощности реактора на мгновенных нейтронах до десятков и сотни номиналов, в результате чего топливные таблетки из диоксида урана превратились в раскалённую пыль, за доли секунды нагрели трубы каналов, после чего произошел массовый разрыв труб в середине пятиметрового участка активной зоны (или несколько ниже середины), до которой ещё не дошли поглощающие нейтроны стержни СУЗ. Вероятно, катастрофический рост мощности мог вызвать и частичное разрушение (превращение в “пыль”, в аморфную “сажу”) графита, внутреннее энерговыделение в котором в нормальных условиях работы составляет примерно 5 % от общего энерговыделения в активной зоне, а перепад температуры по телу графитового блока составляет 30-60°С. В условиях резкого роста мощности, предположительно, определённую роль в частичном разрушении и диспергировании графита мог сыграть газ (азот, гелий), находящийся в скрытой и закрытой пористости графита, а также хемосорбированный азот, накопившийся в графитовой решетке. При резко введённой энергии, повысившей температуру графита (хотя и незначительно), и возросшем облучении нейтронами и гамма-квантами вероятен рост давления в порах графита и химическое соединение азота с углеродом с образованием газообразных соединений типа (СN)n с выделением дополнительной энергии.

Энергия осколков деления, гамма-излучения, замедления нейтронов–в графите–взорвала не только топливные таблетки, но и, частично, графит. Конечно, речь не идёт о росте температуры практически всего графита до 5-10 тысячах градусов, как утверждают некоторые эксперты [2]. Просто для такого роста температур графита не найти энергии: твэлы, как источник энергии, развалятся в пыль и цепная реакция прекратится ещё до того как предполагаемая температура в графите будет достигнута.

Вода и пар хлынули в графитовую кладку со стороны насосов и со стороны барабанов-сепараторов. В раскалённую «пыль» превратилось не всё топливо, а только в зоне максимальных нагрузок. Большая часть ТВС и твэлов осталась сравнительно целой и не была выброшена из реактора. Этот вывод можно сделать, анализируя и изучая выброшенные наружу куски циркониевых труб ТК вместе с находящимися в них твэлами. Именно поэтому, по оценке специалистов, вне реактора оказалось порядка 3-х–5-ти процентов топлива, остальное топливо, включая тяжелые фракции, осталось в шахте реактора. Если рассуждать иначе, утверждая, что большая часть топлива выброшена двойным взрывом из реактора, то тогда следует объяснить, что же горело в шахте реактора? Какой раскалённый высокоактивный газ поднимался над шахтой разрушенного реактора на высоту более 300 метров (до 1000-1500 метров) почти 10 дней? Если горел графит, то что же разогрело графит до температуры воспламенения (примерно до 700-750°С через 10-20 часов после начала аварии) и поддерживало горение графита в течение восьми – девяти суток при температуре до 1500°С? Очевидно, что остаточное энерговыделение в топливе.

3. По следам публикации в журнале «Атомная энергия»

3.1 Анализа развития аварии вследствие кавитации ГЦН

Мои представления об аварии на 4-м блоке Чернобыльской АЭС были напечатаны в газете «Курчатовец» РНЦ «Курчатовский институт». Не бог весть какие неизвестные факты и новости я затронул, однако отзывы и критика появились. К 20-й годовщине трагедии появилась статья в журнале «Атомная энергия» [3], которая представляет взрыв 4-го блока ЧАЭС в совершенно фантастическом свете. По мнению авторов статьи, реактор взорвался от кавитационного срыва подачи теплоносителя всех ГЦН. Появление пара только в нижней части активной зоны вызвало разгон реактора на мгновенных нейтронах, разрушение твэлов от слишком высокой тепловой нагрузки и разрыв циркониевых каналов вследствие их перегрева. Ввод стержней аварийной защиты в активную зону с их положительным эффектом в первые секунды в этом случае не обсуждается.

После разрыва каналов и повышения давления в реакторном пространстве, занятом графитовой кладкой, после разрушения компенсаторов верхней и нижней тепловых защит (схемы Е и ОР) активная зона компактно (графит, трубы ТК с тепловыделяющими сборками, стержни СУЗ, каналы охлаждения отражателя вместе с кожухом реактора и схемой Е) вылетела из шахты реактора на манер ракеты и дополнительно взорвалась уже над шахтой реактора в пределах центрального зала. Всё взорвалось так, что в шахту реактора вернулась только «Елена», а всё диспергированное (разрушенное в пыль) топливо и диспергированный (sic!) графит и циркониевые трубы каналов вообще вылетели за пределы реакторного блока. Поэтому шахта реактора пуста не потому, что сгорел графит и циркониевые трубы каналов, а потому что графит, трубы каналов и топливо вылетели из шахты на раскалённых струях пароводяной и топливной смеси и окончательно разлетелись в виде пыли и осколков от последующего взрыва активной зоны вне шахты реактора. Гипотеза зловеще-красивая и принятая некоторыми писателями как реальность («Елена» летала по центральному залу как бабочка…» – было написано в одном эссе о чернобыльской катастрофе), однако вряд ли доказуема логикой развития аварии и нейтронно-физическими и теплотехническими расчётами или хотя бы оценками (например, какая энергия необходима для «диспергирования» графита и труб каналов почти всей активной зоны и откуда она могла поступить).

Представление о практическом отсутствии топлива в пределах шахты реактора и его помещений противоречит также многолетним исследованиям и оценкам количества топлива по радиационному излучению в пределах реакторных помещений и вне их. Следует также отметить, что кавитационный срыв подачи всех сразу ГЦН маловероятен (а он был таким на ленте расходов ГЦН), так как насосы имеют отличающиеся кавитационные характеристики и «сразу вместе» прекратить подачу теплоносителя не могут. На лентах самописцев этот процесс срыва ГЦН должен был бы быть растянут во времени. Поэтому прекращение подачи теплоносителя в реактор следует связать только с резким повышением давления во всей активной зоне, т. е. с ростом мощности, а не наоборот.

Версии аварии: мемуары участника и мнение эксперта. Часть 3

Отметим также, что появление пара в нижней части активной зоны при кавитационном срыве ГЦН должно было бы вытолкнуть всю воду из активной зоны. В этом случае максимум энерговыделения при разгоне реактора был бы в центре активной зоны, а не в нижней её части.

Интересна ещё одна деталь, на которую стоит обратить внимание. Например, в случае аварийного разрыва напорного водовода и падения давления в активной зоне канального реактора «обезвоживание» активной зоны происходит за 2-3 секунды. Соответственно, за эти секунды стремительно растёт мощность реактора (в случае значительного положительного парового эффекта реактивности). Можно предположить, опираясь на концепцию взрыва реактора от кавитационного срыва подачи ГЦН, что с такой же скоростью росла и мощность 4-го блока. То есть уже к 2-й–3-й секунде процесса разгона произошло бы и разрушение твэлов, и разрушение циркониевых труб каналов. В условиях такого скоростного процесса (2-3 сек) у оператора просто нет времени на сброс аварийной защиты, а у «медленных, ленивых» стержней СУЗ нет времени на вхождение в активную зону на ту глубину, на которую стержни всё же вошли. Если проанализировать это обстоятельство детально, то станет ещё раз очевидно, что реактор взорвался от «кнопки», а не от кавитационного срыва подачи (воды) ГЦН.

3.2 Ещё один аргумент в пользу «кнопки»

Мне же представляется рассмотреть процесс развития аварии не на основе визуальной оценки отсутствия топлива в шахте реактора («сталкеры», перед которыми не грех склонить голову и преклонить колени за их мужество и отчаянное безрассудство, топлива в шахте реактора не видели), а на анализе (тоже визуальном) состояния выброшенного из реактора куска циркониевой трубы ТК вместе с куском тепловыделяющей сборки. (Когда-то Жорж Кювье считал, что по одной косточке миллионнолетней давности можно восстановить полный облик животного – хозяина этой косточки). Постараюсь логически показать, что это возможно, тем более через 20 лет после события, а не через миллион; тем более это проще, если имеешь дело с созданием рук человеческих, а не с созданием природы, которая куда как изощрённее и изобретательнее – времени на изобретения и совершенствования живого мира у неё было значительно больше, чем у человека с его техникой. Хотя не стоит и забывать, что барон Ж. Кювье, как стало ясно почти через 200 лет после его высказывания, в некоторых представлениях о животном мире Земли и посетивших её катастрофах всё же, видимо, ошибался.

Прежде чем начать рассматривать «косточку», хочу вспомнить ещё две аварийные ситуации на реакторах РБМК, которые могут быть интересны и читателям.

3.2.1 Авария на 1-м блоке ЧАЭС

В сентябре 1982 года произошел разрыв циркониевой трубы технологического канала (ТК) на 1-м блоке Чернобыльской АЭС при подъёме мощности реактора. Мощность реактора в момент разрыва была примерно 25% от номинала. В это время в помещении, где находятся запорно-регулирующие клапаны (ЗРК) каналов реактора, работали два оператора. Причина их присутствия: один канал не имел номинального расхода воды. Операторы должны были повысить расход при работе реактора на мощности (нарушение инструкций и регламента канальных реакторов; операции по регулированию расходов в каналах должны быть закончены до подъёма мощности реактора). Видимо, операторы ошиблись, так как расход в ТК был уменьшен, а не увеличен (злой умысел я исключаю). По расчётам, проведённым на основе анализа аварии, расход в ТК был снижен примерно до 0,4 - 0,5 т/час (вместо номинального около 20-24 т/час). Большая часть тепловыделяющей сборки (ТВС) находилась в режиме закризисной теплоотдачи и теплоотдачи перегретому пару, на выходе из канала температура перегретого пара могла быть до 700 - 800°С (вместо нормальной температуры пароводяной смеси примерно 285°С). Разрыв трубы произошел в верхней части активной зоны на участке графитовых втулок - колец твердого контакта, где максимальна температура трубы ТК (в соответствии с расчётами, которыми пришлось в то время заниматься, примерное время до разрушения трубы при таких температурах составляет соответственно 15–5 сек).

Разрыв трубы был продольным (и поперечным по краям продольного разрыва) с образованием разошедшихся «крыльев», расстояние между краями которых было больше диаметра трубы ТК. Выше и ниже разрыва диаметр трубы был увеличен на 2-4 мм за счёт ползучести циркония при высокой температуре. Осмотр и анализ разрушения позволил сделать вывод о том, что перед разрушением диаметр трубы из-за давления при высокой температуре увеличился, труба вязко-пластически деформировалась до разжатия колец твёрдого контакта и «легла» на графитовый блок, какое-то время «раздувалась» (были видны «затёки», выпуклости в прорези графитовых колец твердого контакта). Видимо, труба разрушилась после того, как лопнул графитовый блок (два графитовых блока), резко был изменён характер закрепления трубы в графитовом блоке. Трещина в блоке инициировала ускоренный (практически мгновенный) локальный рост напряжений в трубе при сравнительно небольшой общей деформации (около 3-5 процента) перегретого участка трубы. Края продольного разрыва были несколько утонены, толщина торцов трещины 2-3 мм в какой-то мере соответствовала скорости нагружения и исчерпанию предельной деформации материала трубы. Поперечные разрывы произошли при минимальном утонении толщины трубы. Возможно, перед разрывом возник и свищ в месте затекания трубы в разрез графитового кольца, где локальная деформация могла достичь десятков процентов.

Для циркония при высокой температуре такая деформация возможна: проявляется эффект сверхпластичности, когда удлинение образцов достигает значений 100 – 200 % и выше. При высоких температурах 700-850 °С появляется сильная зависимость как прочности, так и пластичности от скорости деформирования.

Реактор не имел аварийной защиты от сигнала повышения давления в межтрубном (реакторном) пространстве, поэтому достаточно длительное время пароводяная смесь обратным током из барабана-сепаратора с температурой около 285°С под большим давлением поступала в графитовую кладку, размывая и разрушая графитовые блоки. В результате рядом с трубой образовалась полость. Перегретая бóльшая часть ТВС, температура оболочек твэлов в которой превышала 600-800°С, была разрушена. Топливо выносилось в барабан-сепаратор (пока труба не разорвалась, то-есть сравнительно короткое время) и графитовую кладку (после разрыва трубы). Нижняя часть ТВС на экономайзерном участке, достаточно охлаждаемая и не попавшая в режим кризиса теплоотдачи, длиной около метра, осталась практически целой. Именно эта часть ТВС, внешне абсолютно целая, с правильно расположенными дистанционирующими решетками была поднята потоком воды вверх и двойным потоком (снизу и сверху из сепараторов) аккуратно, чётко вертикально «вставлена» в пространство, вымытое водой в графите. В самой трубе не было обнаружено ни кусочка твэлов, извлечена была только подвеска с верхним стальным концевиком. В первый момент было потрясающе неожиданно вдруг увидеть в разрыве совершенно целую ТВС, стоящую рядом!.. с трубой ТК.

Мощный поток воды вверх возник после того, как операторы раскрыли ЗРК и дали номинальный расход в канал (как мне рассказывал об этой аварии сотрудник станции, только через несколько лет один из операторов сознался, какие манипуляции они проводили с ЗРК).

Исследование трубы ТК в горячей камере, включая изучение структуры образцов металла (в ОИРТе института Курчатова), показало, что температура трубы на участке разрыва составляла 700 - 800°С.

Время подъёма мощности реактора до 20-25% (примерно с 250 до 700 МВт тепл.) составляло около 10 - 15 минут. Сколько времени был перекрыт канал, установить трудно, однако очевидно, что бóльшую часть этого времени труба ТК была уже разрушена, так как потоком пароводяной смеси была «вымыта» большая полость в графите, в которую попал практически целый фрагмент ТВС длиной почти 1 метр.

3.2.2 Авария на 3-м блоке ЛАЭС

Примерно такой же сценарий аварийного режима реализовался на реакторе РБМК-1000 в марте 1992 года на 3-м блоке Ленинградской АЭС. Мощность ректора была стационарной и номинальной. Как показало расследование аварии и последующий её расчётный анализ, расход воды в канал был частично перекрыт из-за разрушения крепежных элементов седла запорно-регулирующего клапана; расход воды остался, но значительно меньше номинального. Твэлы находились в режиме закризисной теплоотдачи и теплоотдачи перегретому пару. На выходе канала был перегретый пар до 700 - 750°С. Труба разорвалась продольно и поперечно в верхней части канала на верхнем участке втулок-колец твердого контакта. Разрыв почти аналогичен тому, который произошел на 1-м блоке ЧАЭС. Часть разрушенных твэлов была вынесена в барабан-сепаратор и в графитовую кладку (большая часть в кладку – после разрыва трубы ТК). Реактор был остановлен аварийной защитой по сигналу повышения давления в реакторном пространстве. Сработала также предупредительная сигнализация по снижению расхода в канале. Оставшаяся целой нижняя часть тепловыделяющей сборки возросшим потоком теплоносителя (уменьшилось гидравлическое сопротивление канала) была «просунута» и загнута!.. в разрыв трубы и застряла в нём (на этот раз свободного места рядом с трубой явно не хватило, так как не хватило времени на «размыв» графита, хотя очевидно, что даже за такое короткое время часть графита была размыта). (Кстати, по-моему, это единственная серьёзная авария на канальных уран-графитовых реакторах, не связанная с ошибочными действиями персонала или нарушением регламента. Были ещё существенные разрывы напорных трубопроводов на проточных промышленных реакторах в первые годы их эксплуатации, не связанные с нарушением инструкций и регламентов, однако, к счастью, это случалось на остановленных реакторах в период их плановых ремонтов и не имело серьёзных радиационных последствий).

3.3 Анализ и обсуждение аварийных ситуаций

В этом анализе аварийных ситуаций нас в большой мере должен интересовать такой очевидный факт: твэлы разрушаются от перегрева на фрагменты и выносятся в барабан-сепаратор и, в основном, в графитовую кладку. Довольно быстро размывается и графит перегретым паром в ближайшей к разрыву зоне и превращается, вероятно, в мелкодисперсную «пыль». Разрушается при перегреве и циркониевая подвеска тепловыделяющих кассет. Оставшаяся более-менее целая часть ТВС потоком воды или пароводяной смеси может быть перемещена в разрыв трубы или другую часть технологического канала. Бóльшая часть разрушенных твэлов остаётся в графитовой кладке.

Теперь посмотрим на «косточку» из 4-го блока ЧАЭС внимательным взглядом. Фрагмент циркониевой трубы ТК длиной примерно 1 метр, заполненный полуразрушенными твэлами, подобран на крыше около реактора. Труба – с трещинами и деформирована. Один торец трубы – разрыв в пределах нижнего стального переходника с уменьшенным диаметром по сравнению с диаметром циркониевой трубы (разрыв по стальному переходнику ниже активной зоны, т. е. фрагмент трубы соответствует нижней части активной зоны и нижнего отражателя). С этого торца видны концы разрушенных твэлов с таблетками топлива, втиснутые в уменьшенный диаметр стального переходника. Другой торец – хрупкий разрыв по цирконию, труба деформирована, твэлы в глубине трубы. Найдена маркировка трубы – канал 25-17, это край плато активной зоны юго-западного квадранта. Мощности каналов в этом месте активной зоны практически максимальны. (Исследования проводились в Курчатовском институте в ОИРТе, вся документация и материалы исследования у к. т. н. А. В. Рязанцевой). Поперечные разрезы трубы показали, что внутри находятся полуразрушенные твэлы, циркониевые оболочки сплавлены, охрупчены и окислены от перегрева, таблетки (топливо) высыпаются. Внимание привлекают концы твэлов, застрявшие в переходнике – это явно не концы нижней тепловыделяющей кассеты. [Тепловыдаляющая сборка (ТВС) состоит из двух тепловыделяющих кассет длиной примерно 3,5 м ( ТВК), на концах которых сверху и снизу ТВС находятся крепёжные детали – массивные стальные хвостовики, в которых крепятся твэлы, а вся ТВС крепится на циркониевой подвеске, которая выше активной зоны переходит в стальную подвеску]. Так вот, если бы в трубе находились нижние твэлы, то в переходнике застрял бы нижний хвостовик. Его нет. Вывод: нижняя кассета вместе с хвостовиком и нижняя часть верхней кассеты после разгона реактора на мгновенных нейтронах, перегрева и разрушения твэлов и разрушения труб каналов водой и паром была выброшена в графитовую кладку.

(В момент разгона мощности на участке максимальных нагрузок в активной зоне осевое поле энерговыделения в пределах 4-5-ти нижних метров примерно косинусоидальное, в верхних двух-трёх метрах активной зоны тепловые нагрузки существенно меньше или практически отсутствуют, так как успели войти поглощающие нейтроны стержни СУЗ, которые, скорее всего, были все заклинены в момент роста давления в межтрубном пространстве и смятия труб ТК СУЗ).

В этот момент разгона резко поднялся перепад давления в каналах реактора, расход на всех ГЦН снизился до нуля (по лентам самописцев), обратные клапаны закрылись. Примерно через 2-3 сек расход ГЦН стал восстанавливаться (после разрыва труб ТК и заполнения графитовой кладки водой, паром и разрушенными твэлами) и возрос выше номинального через 2–3 сек (дальше записи обрываются). Именно в эти секунды вода из ГЦН, которые продолжали вращаться, выносит остатки нижних твэлов вместе с хвостовиком в разрывы труб ТК в графитовую кладку реактора. Через несколько долей секунд (или секунд) происходит срыв подачи насосов (кавитационный срыв вследствие падения давления на ГЦН из-за разрыва труб ТК). Мощный поток теплоносителя остаётся только сверху из барабанов-сепараторов (там бóльший запас воды и ещё поддерживается высокое давление). Именно он отрывает и «вгоняет» часть неразрушенной полностью верхней кассеты в нижний стальной переходник канала (оболочки твэлов охрупчены и вполне вероятен их обрыв потоком пароводяной смеси из барабанов-сепараторов; твэлы с двух сторон в выброшенной трубе не имеют концевых заглушек). В этот момент времени уже оторваны нижние калачи каналов вблизи переходников сталь-цирконий и основной поток теплоносителя (уже без диспергированного топлива твэлов, оно выброшено в кладку) направлен не только в кладку, но и вниз по направляющему каналу – ещё целой нижней части трубы ТК, под реактор, где давление ещё почти атмосферное.

Иначе этот кусок кассеты был бы выброшен в кладку, а не втиснут в стальной переходник трубы ТК.

Только после разрушения труб каналов и роста давления в активной зоне и реакторном пространстве возникли условия для разрушения самого реактора: за счёт повышения давления в пределах кожуха (за счёт заполнения графитовой кладки с температурой 300-400°С пароводяной смесью и раскалённым разрушенным топливом) происходит его разрыв; затем повышается давление в герметичном реакторном пространстве и деформация («раздувание») металлоконструкций реактора (осмотр показал, что деформированы заполненные водой баки биологической защиты, схема Л); под давлением проседает крест схемы С, рвутся компенсаторы верхней и нижней биологических защит –схемы Е и ОР, опускается схема ОР (нижняя биологическая защита, несущая активную зону; схема С не выдерживает ударной нагрузки), поднимается и отрывается схема Е (верхняя биологическая защита), которая обрывает трубы пароводяных коммуникаций. В момент «проседания» схемы С вместе со схемой ОР и в момент подъёма и сдвига схемы Е (вероятнее всего этот процесс проходил одновременно, иначе произошло бы что-то одно, так как следствием разрыва верхнего или нижнего компенсаторов должно было бы быть падение давления в РП и торможение разрыва одного из них) произошел выброс раскалённой пароводяной и топливно-графитовой смеси в открывшуюся «дыру» при сдвиге схемы Е, а вместе с ней выброс кусков кожуха и графитовых блоков отражателя и периферийных графитовых блоков активной зоны вместе с остатками циркониевых труб ТК и твэлов в них, последующее разрушение и обрушение конструкций центрального зала, падение многотонной перегрузочной машины (РЗМ) и мостового крана.

Вследствие «проседания» схемы ОР, разрыва компенсаторов (в этот момент происходил также отрыв труб охлаждения отражателя) и разгерметизации нижней части реакторного пространства произошел выброс раскалённой смеси вместе с частью фрагментов разрушенного топлива и «размытого» паром графита в помещения нижних коммуникаций реактора, что привело к их разрушению, а в дальнейшем – к разрушению стен помещений главных циркуляционных насосов, барабанов –сепараторов и других помещений реактора. В результате парового «взрыва» герметичного реакторного пространства, его разгерметизации и последующего выброса пароводяной и топливо-графитовой смеси вместе с частью состава активной зоны за пределы шахты и центрального зала реактора было выброшено (по оценке специалистов – исследователей аварии 4-го блока) около 5% топлива (целых и «размытых» графитовых блоков, в большей мере отражателя, выброшено было больше, ими были буквально завалены соседние крыши станции). Большая часть топлива и графита, особенно зоны малых тепловых нагрузок периферии и верхней части активной зоны, осталась в шахте реактора на схеме ОР. Последующий разогрев графита остаточным энерговыделением в топливе привёл к возгоранию графита и его полному выгоранию. Для горения графита возникли благоприятные условия: воздух поступал через разрушенные помещения нижних коммуникаций и отверстия под каналы в схеме ОР, а раскалённые газы и высокоактивные продукты деления (газообразные, испаряемые и легколетучие) выходили в разрыв и проходы между схемой Е и баками тепловой водяной защиты (схемы Л) и поднимались на сотни метров над развалом реактора в течение 8-10 суток, пока горел графит. После сгорания графита и остатков труб ТК схема Е перевернулась под тяжестью конструкций и фрагментов стен центрального зала, песка и прочих сброшенных с вертолёта материалов, а также выброшенных в момент взрыва в центральный зал графитовых блоков и фрагментов труб ТК и твэлов (именно тех фрагментов, которые находились на схеме Е). Конечно, выброшенные фрагменты активной зоны в первой фазе аварии и находившиеся на схеме Е до момента её переворота не могли испытать длительный режим высоких температур, когда упали на схему ОР, так как горение графита к этому времени практически закончилось. На схеме ОР в настоящее время вместе с разрушенными металлоконструкциями центрального зала, как мне представляется, должны «покоиться» остатки циркониевых и стальных участков труб периферийных ТК, вывернутых вверх потоком перегретого пара и с которых этим потоком были сорваны графитовые блоки. После переворота схемы Е они также не должны были сгореть. Там же должны находиться практически все стальные блоки тепловой защиты, которые располагались под и над графитовыми колоннами, и стальные трубы каналов охлаждения отражателя. (Каналы охлаждения отражателя в момент резкого подъёма мощности не должны быть разрушены, так как они без топлива. Они были оборваны в момент подъёма схемы Е и смятия схемы С с опусканием схемы ОР). Там же должны находиться практически все стальные части подвесок ТВС с защитными пробками ТК (возможно, внутри схемы Е). В общем, на схеме ОР должно находиться столько разрушенных конструкций, несгораемых, несгоревших и нерасплавленных остатков активной зоны реактора, что обнаружить топливо визуально весьма проблематично, особенно если учесть значительную часть топлива, которое «утекло» вместе с расплавленным песком и другими сброшенными с вертолёта материалами. Часть из них всё же попала в шахту реактора и превратилась в лавообразные топливосодержащие массы (например, в «слоновую ногу» – застывший столб лавы, или застывшую струю расплава в парораспределительном коллекторе). Без длительных высоких температур лавообразные растёкшиеся массы, объёмы которых значительны, вряд ли могли бы образоваться!

Так что, по моему, «косточка» свидетельствует о последовательности развития аварии, близкой к изложенной выше.

При взрыве активной зоны вне шахты реактора стальной хвостовик ТВС должен был бы находиться в «косточке» – в выброшенном куске трубы с твэлами.

4. Заключение

Уверен, что мало оснований говорить о том, что большая часть топлива 4-го блока реактора РБМК-1000 выброшена за пределы реактора в результате мифического взрыва и испарения активной зоны вне шахты реактора на высоте 15-30 метров от пола центрального зала. Тут впору вспомнить скорее другого барона с его занимательными историями.

Идея (гипотеза) взрыва активной зоны вне шахты реактора 4-го блока ЧАЭС опубликована в журнале «Атомная энергия», том 100, вып. 4, апрель 2006 г.[3] и в недавней книге НИКИЭТ [4]. Фантастическая гипотеза без достаточного расчётного нейтронно-физического и теплофизического обоснования перекочевала в серьёзную и полезную книгу о реакторах РБМК.

Если ещё с большой натяжкой можно говорить о вероятности компактного «выпрыгивания» всей активной зоны из шахты реактора в результате локального роста давления вблизи схемы ОР у «подошвы» активной зоны (ружейный пыж; в нашем случае это не пассивный «пыж», а «активный», внутри которого шли теплогидравлические процессы почти взрывного характера), то у авторов гипотезы нет никаких веских нейтронно-физических (реактивностных) и даже логических (на уровне рассуждений) аргументов о возможности дополнительного мгновенного роста реактивности и тепловой мощности в этой «выпрыгнувшей» активной зоне, ставших причиной взрыва и превращения в раскалённую «пыль» всей активной зоны вне шахты реактора на высоте 15-30 м от пола центрального зала (тут в пору говорить о ядерном взрыве). Ведь значительной части разрушенного топлива, скорее всего, в каналах при подъёме активной зоны уже не останется: оно будет вынесено вниз через оборванные нижние подводящие трубы каналов (НВК), в процессе самого подъёма, причём основная часть не разрушенного топлива будет находиться в верхней части графитовой кладки. Стержни СУЗ будут заклинены внутри активной зоны из-за смятия труб каналов СУЗ в момент роста давления в межтрубном пространстве активной зоны и не могут «вывалиться» из «вылетевшей» активной зоны. (Стержни СУЗ все враз остановились через несколько секунд после их сброса, что можно объяснить только их заклиниванием из-за смятия труб, которые в момент роста мощности могли дополнительно нагреться и потерять устойчивость вследствие роста давления). Поэтому нет оснований ожидать дополнительного роста реактивности в поднятой на 30 метров всей активной зоне с последующим взрывом и диспергированием всей активной зоны.

Появление публикаций о взрыве активной зоны 4-го блока ЧАЭС вне шахты реактора напоминает библейскую легенду о Моисее, который водил евреев по пустыне 40 лет, чтобы избавить их от духа (синдрома) египетского рабства (чтобы умерли все свидетели и носители рабства), чтобы возникла из разрозненных племён единая, сплочённая и жизнеспособная нация. Так и в нашем трагическом, но локальном случае: видимо, единое мнение о причинах и развитии аварии на ЧАЭС появится ещё только через 20 лет, когда уйдут в мир иной участники тех событий, свидетели, «ликвидаторы» и «организаторы» чернобыльской катастрофы. Хотя… Энтузиасты уже сто лет спорят о природе Тунгусского метеорита (болида, ледяной кометы и пр.). Уж очень хочется найти следы пришельцев.

На самом деле, «у нас есть историки, но нет истории» – гипотеза-то в серьёзной книге по РБМК [4] может остаться в головах нескольких поколений, прочитавших книгу.

В. М. Федуленко

Комментарии к версии Главного конструктора

Что бы кто не говорил про Чернобыльскую аварию, совершенно очевидно, что немаловажную (если не сказать главную) роль в этой аварии сыграла аварийная защита, из-за (скажем так) особенностей конструкции стержней регулирования. На всех без исключения реакторах, начиная с самого первого, построенного в 1942 г Энрико Ферми, аварийная защита предназначена для безусловного глушения реактора при любых ситуациях путем быстрого введения большой отрицательной реактивности. А в реакторе РБМК 26 го апреля 1986 г аварийная защита в первые три секунды не глушила, а разгоняла реактор, вводя вместо отрицательной положительную реактивность.
Казалось бы, Главный конструктор, выпуская новую книгу про РБМК 1000, должен был дать в ней какие-то объяснения по этому поводу. Они могут быть любыми, вплоть до отрицания самого факта введения положительной реактивности, но как-то объясниться перед нами всеми спустя 20 лет ведь нужно. Авария обернулась катастрофой вселенского масштаба, и одними нарушениями регламента эксплуатации (к тому же спорными) тут не обойтись. Впрочем могло бы быть и так: понимая, что была допущена ошибка конструкции, и не желая ворошить прошлое, Гл. конструктор мог не говорить об этом вообще и обойти Чернобыльскую аварию полным молчанием? И это тоже можно было бы понять.
Но он не сделал ни того ни другого ни третьего,