Курсовая работа: Чернобыльская авария
«Сохранившееся после аварии положение стрелок указателей положения стержней позволяет предположить, что ...некоторые из них достигли нижних концевых выключателей (всего 17 стержней, из которых 12с верхних концевых выключателей)» [7].
Из приведенных цитат видно, что разные официальные документы описывают процесс движения стержней по-разному. А из устных рассказов персонала следует, что стержни дошли до отметки примерно 3,5м, а затем остановились. Таким образом, основными доказательствами движения стержней в активную зону являются устные рассказы персонала и положение стрелок сельсинов на БЩУ-4. Других доказательств найти не удалось.
Если бы положение стрелок было документально зафиксировано в момент аварии, тогда на этой основе можно было бы уверено восстанавливать процесс её протекания. Но, как было выяснено позже, это положение было «зафиксировано по показаниям сельсинов днём 26.04.86» [5], т.е. через 12...15 часов после аварии. И это очень важно, ибо физикам, работавшим с сельсинами, хорошо известны два их «коварных» свойства. Первое – если сельсин-датчики подвергаются неконтролируемому механическому воздействию, то стрелки сельсин-приёмников могут занять любое положение. Второе – если с сельсинов снято электропитание, то стрелки сельсин-приёмников тоже могут со временем занять любое положение. Это не механические часы, которые, разбившись, фиксируют, к примеру, момент падения самолёта.
Поэтому определение глубины ввода стержней в активную зону в момент аварии по положению стрелок сельсин-приёмников на БЩУ-4 через 12...15 часов после аварии является очень ненадёжным способом, ибо на 4-м блоке на сельсины воздействовали оба фактора. И на это указывают данные работы [7], согласно которой 12 стержней после нажатия кнопки АЗ-5 и до взрыва прошли путь длиной 7м от верхних концевиков до нижних. Естественно спросить, как они ухитрились это сделать за 9 секунд, если штатное время такого движения составляет 18...21 секунд [1]? Тут имеют место явно ошибочные показания. И как могли 20 стержней остаться в крайнем верхнем положении, если после нажатия кнопки АЗ-5 в активную зону реактора вводятся все(!) управляющие стержни? Это тоже явно ошибочные показания.
Таким образом, положение стрелок сельсин-приёмников на БЩУ-4, зафиксированное после аварии, вообще нельзя считать объективным научным доказательством ввода управляющих стержней в активную зону реактора после нажатия кнопки АЗ-5. Что же тогда остаётся из доказательств? Только субъективные показания сильно заинтересованных лиц. Поэтому вопрос о вводе стержней было бы более правильно оставить пока открытым.
1.5. Сейсмический толчок
В 1996г. в СМИ появилась новая гипотеза, согласно которой. Чернобыльскую аварию вызвало узконаправленное землетрясение силой 3...4 балла, которое произошло в районе ЧАЭС за 16...22с до аварии, что и было подтверждено соответствующим пиком на сейсмограмме [10]. Однако эту гипотезу учёные-атомщики сразу отвергли как ненаучную. К тому же они знали от сейсмологов, что землетрясение силой 3...4 бала с эпицентром на севере Киевской области – нонсенс.
Но в 1997г. вышла серьёзная научная работа [21], в которой на основании анализа сейсмограмм, полученных сразу на трёх сейсмостанциях, расположенных на расстоянии 100...180км от ЧАЭС, были получены наиболее точные данные об этом происшествии. Из них следовало, что в 1ч 23мин. 39с (±1с) по местному времени в 10км к востоку от ЧАЭС произошло «слабое сейсмическое событие». Магнитуда MPVA источника, определённая по поверхностным волнам, хорошо согласовывалась по всем трём станциям и составила 2,5. Тротиловый эквивалент его интенсивности составил 10т. Оценить глубину источника по имевшимся данным оказалось невозможным. Кроме этого, из-за низкого уровня амплитуд на сейсмограмме и одностороннего расположения сейсмостанций относительно эпицентра этого события погрешность определения его географических координат не могла быть более ±10км. Поэтому это «слабое сейсмическое событие» вполне могло произойти и в месте расположения ЧАЭС [21].
МАГНИТУДА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (от лат. magnitudo – величина), условная величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями или взрывами; пропорциональна логарифму энергии землетрясений; позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии (см. Рихтера шкала). Максимальное значение – ок. 9.
Эти результаты заставили учёных более внимательно отнестись к геотектонической гипотезе, так как сейсмические станции, где они были получены, оказались не обычными, а сверхчувствительными, ибо следили за подземными ядерными взрывами во всём мире. И факт сотрясения земли за 10...16с до официального момента аварии стал неоспоримым аргументом, игнорировать который уже было нельзя.
Но сразу показалось странным, что на этих сейсмограммах отсутствуют пики от взрыва 4-го блока в его официальный момент. Объективно получалось, что сейсмические колебания, которые никто в мире не заметил, станционные приборы зарегистрировали. А вот взрыв 4-го блока, который потряс землю так, что его почувствовали многие, эти же приборы, способные обнаружить взрыв всего 100т тротила на расстоянии 12000км, почему-то не зарегистрировали. А ведь должны были зарегистрировать взрыв с эквивалентной мощностью 10тонн тротила на расстояния 100...180км. И это тоже никак не укладывалось в логику.
1.6. Новая версия
Все эти противоречия и многие другие, а также отсутствие ясности в материалах аварии по ряду вопросов только усилили подозрения учёных, что эксплуатационщики от них что-то скрывают. И со временем в голову стала закрадываться крамольная мысль, а не произошло ли на самом деле всё наоборот? Сначала грохнул двойной взрыв реактора. Над блоком взметнулось светло-фиолетовое пламя высотой 500м. Всё здание 4-го блока содрогнулось. Бетонные балки заходили ходуном. В помещение пульта управления (БЩУ-4) «ворвалась взрывная волна, насыщенная паром». Потух общий свет. Остались гореть только три лампы, запитанные от аккумуляторов. Персонал на БЩУ-4 не мог этого не заметить. И только после этого, оправившись от первого шока, бросился нажимать свой «стоп-кран» – кнопку АЗ-5. Но уже было поздно. Реактор ушёл в небытие. На всё это могло уйти 10...20...30 секунд после взрыва. Тогда, получается, что аварийный процесс начался не в 1ч 23мин 40с, с нажатия кнопки АЗ-5, а несколько раньше. А это означает, что неуправляемая цепная реакция в реакторе 4-го блока началась до нажатия кнопки АЗ-5.
В таком случае явно противоречащие логике пики сейсмической активности, зарегистрированные сверхчувствительными сейсмостанциями в районе ЧАЭС в 01ч 23мин 39с, получают естественное объяснение. Это был сейсмический отклик на взрыв 4-го блока ЧАЭС.
Также получают естественное объяснение и экстренное неоднократное нажатие кнопки АЗ-5 и нервозность персонала в условиях, когда он собирался спокойно работать с реактором, по крайней мере, ещё 4 часа. И наличие пика на сейсмограмме в 1ч 23мин 39с и его отсутствие в официальный момент аварии. Кроме того, такая гипотеза естественно объяснила бы необъяснённые до сих пор события, случившиеся перед самым взрывом, такие, например, как «вибрации», «нарастающий гул», «гидроудары» со стороны ГЦН [10], «подпрыгивание» двух тысяч 80-килограмовых чушек «сборки 11» в Центральном зале реактора и многое другое [11].
1.7. Количественные доказательства
Способность новой версии естественно объяснить ряд необъяснённых ранее явлений, безусловно, являются прямыми аргументами в её пользу. Но эти аргументы носят, скорее, качественный характер. А непримиримых оппонентов могут убедить только количественные аргументы. Поэтому воспользуемся методом «доказательство от противного». Предположим, что реактор взорвался «через несколько секунд» после нажатия кнопки АЗ-5 и введения в активную зону реактора графитовых наконечников. Такая схема заведомо предполагает, что до этих действий реактор находился в управляемом состоянии, т.е. его реактивность явно была близка к 0β. Известно, что ввод сразу всех графитовых наконечников может внести дополнительную положительную реактивность от 0,2β до 2β в зависимости от состояния реактора [5]. Тогда при такой последовательности событий суммарная реактивность в какой-то момент могла превысить величину 1β, когда в реакторе начинается неуправляемая цепная реакция на мгновенных нейтронах, т.е. взрывного типа.
Если всё так и происходило, то проектировщики и учёные должны разделить ответственность за аварию вместе с эксплуатационщиками. Если же реактор взорвался до нажатия кнопки АЗ-5 или в момент её нажатия, когда стержни ещё не дошли до активной зоны, то это означает, что его реактивность уже до этих моментов превышала 1β. Тогда со всей очевидностью вся вина за аварию ложится только на персонал, который, попросту говоря, упустил контроль над цепной реакцией после 01ч 22мин 30с, когда Регламент требовал от них заглушить реактор. Поэтому вопрос, какой величины была реактивность в момент взрыва, приобрёл принципиальное значение.
Помочь ответить на него определённо позволили бы показания штатного реактиметра ЗРТА-01. Но их не удалось найти в документах. Поэтому этот вопрос решался разными авторами с применением математического моделирования, в процессе которого были получены возможные значения полной реактивности, находящиеся в пределах от 4β до 10β [12]. Баланс полной реактивности в этих работах складывался, в основном, из эффекта положительного выбега реактивности при движении всех стержней СУЗ в активную зону реактора от верхних концевиков – до +2β, из парового эффекта реактивности – до +4β и из эффекта обезвоживания – до +4β. Эффекты от остальных процессов (кавитация и др.) считались эффектами второго порядка.
Во всех этих работах схема развития аварии начиналась с формирования сигнала аварийной защиты 5-й категории (АЗ-5). Дальше последовал ввод всех управляющих стержней в активную зону реактора, который внёс свой вклад в реактивность до +2β. Это привело к разгону реактора в нижней части активной зоны, который привёл к разрыву топливных каналов. Дальше сработали паровой и пустотный эффекты, которые, в свою очередь, могли довести полную реактивность до +10β в последний момент существования реактора. Наши собственные оценки полной реактивности в момент взрыва, проведенные методом аналогий на основании американских экспериментальных данных [13], дали близкую величину – 6β...7β.
Теперь, если взять наиболее правдоподобную величину реактивности 6β и вычесть из неё максимально возможные 2β, вносимые графитовыми наконечниками, то получится, что реактивность перед самым вводом стержней уже составляла 4β. А такая реактивность сама по себе вполне достаточна для практически мгновенного разрушения реактора. Время жизни реактора при таких величинах реактивности составляет 1...2 сотых долей секунды. Никакой персонал, даже самый отборный, не в состоянии так быстро отреагировать на возникшую угрозу.
Таким образом, и количественные оценки реактивности перед аварией показывают, что неуправляемая цепная реакция началась в реакторе 4-го блока до нажатия кнопки АЗ-5. Поэтому её нажатие не могло быть причиной теплового взрыва реактора. Более того, при вышеописанных обстоятельствах уже вообще не имело значения, когда была нажата эта кнопка – за несколько секунд до взрыва, в момент взрыва или после взрыва.
1.8. А что говорят свидетели?
Во время следствия и суда свидетели, находившиеся в момент аварии на пульте управления, фактически разделились на две группы. Те, кто юридически отвечал за безопасность реактора, говорили, что реактор взорвался после нажатия кнопки АЗ-5. Те, кто юридически не отвечал за безопасность реактора, говорили, что реактор взорвался то ли до, то ли сразу после нажатия кнопки АЗ-5. Естественно, что в своих воспоминаниях и показаниях и те, и другие стремились всячески оправдаться. Поэтому к такого рода материалам следует относиться с некоторой осторожностью, что автор и делает, рассматривая их только как вспомогательные материалы. Тем не менее, сквозь этот словесный поток оправданий довольно хорошо проявляется справедливость наших выводов. Процитируем ниже некоторые из показаний.
«Проводивший эксперимент главный инженер по эксплуатации второй очереди АЭС... доложил мне, что он, как это обычно делается, для глушения реактора при возникновении любой аварийной ситуации, нажал на кнопку аварийной защиты АЗ-5» [14].
Эта цитата из воспоминаний Б.В.Рогожкина, работавшего в аварийную ночь начальником смены станции, ясно показывает, что на 4-м блоке сначала возникла «аварийная ситуация», а уж потом персонал стал нажимать на кнопку АЗ-5. А «аварийная ситуация» при тепловом взрыве реактора возникает и проходит очень быстро – в течение секунд. Если она уже возникла, то персонал просто не успевает отреагировать.
«Все события происходили в течение 10...15 секунд. Появилась какая-то вибрация. Гул стремительно нарастал. Мощность реактора сначала упала, а потом стала увеличиваться, не поддаваясь регулированию. Затем – несколько резких хлопков и два «гидроудара». Второй мощнее – со стороны центрального зала реактора. На блочном щите погасло освещение, посыпались плиты подвесного потолка, отключилось всё оборудование» [15].
Так он же описывает ход самой аварии. Естественно, без привязки к временной шкале. А вот другое описание аварии, данное Н.Поповым.
«...послышался гул совершенно незнакомого характера, очень низкого тона, похожий на стон человека (о подобных эффектах рассказывали обычно очевидцы землетрясений или вулканических извержений). Сильно шатнуло пол и стены, с потолка посыпалась пыль и мелкая крошка, потухло люминесцентное освещение, затем сразу же раздался глухой удар, сопровождавшийся громоподобными раскатами...» [17].
«И.Киршенбаум, С.Газин, Г.Лысюк, присутствовавшие на пульте управления, показали, что команду глушить реактор они слышали непосредственно перед взрывом или сразу после него» [16].
«В это время услышал команду Акимова – глушить аппарат. Буквально сразу же раздался сильный грохот со стороны машзала» (Из показаний А.Кухаря) [16].
Из этих показаний уже следует, что взрыв и нажатие кнопки АЗ-5 практически совпали во времени.
На это важное обстоятельство указывают и объективные данные. Напомним, что первый раз кнопка АЗ-5 нажималась в 01ч 23мин 39с, а второй раз на две секунды позже (данные телетайпов). Анализ сейсмограмм показал, что взрыв на ЧАЭС произошёл в период от 01ч 23мин 38с ... 01ч 23мин 40с [21]. Если теперь учесть, что сдвиг временной шкалы телетайпов по отношению временной шкале общесоюзного эталонного времени мог составить ±2с [21], то можно уверенно прийти к тому же выводу – взрыв реактора и нажатие кнопки АЗ-5 практически совпали во времени. А это прямо означает, что неуправляемая цепная реакция в реакторе 4-го блока началась на самом деле до первого нажатия кнопки АЗ-5.