Ведущий (психолог, 44 года):
Из наших экспертов на эту тему пишет физик Р. М. Бархударов вывожу его интервью на экран:
«Если вы бы посмотрели материалы по строительству Чернобыльской станции, донесения украинского КГБ, они же раскрыты… Я, когда впервые ознакомился, извиняюсь за выражение, обалдел. У меня жена хороший, профессиональный конструктор, строитель. Я ей рассказал замечания по ходу строительства, она говорит: „Да, этого не может быть! Так нельзя строить!“ Речь же идет об атомной станции, это не рынок Басманный, который обрушился и то погубил около ста человек…. А вы посмотрите эти донесения, посмотрите, что говорил директор станции товарищ Брюханов. Он говорил такую вещь, что ежегодно ему пожарники давали указания заменить все горючие кабели, высоковольтные кабели на атомной станции. Они же все горючие, крыша горючая, бетон не той марки. Я, когда впервые с этим познакомился, пришел в ужас. Это же человеческий фактор, уже в самом строительстве. Потом то, что мы отказывались от колпаков, это тоже, в общем-то, удешевление. Вы понимаете? Все было направлено на то… Как обычно у нас, балаган. И к срокам, там, то же самое. Когда мы сказали срок — три года, „сверху“ ответили — два года. Извините, атомную станцию строим. Нет, никаких, два года и точка! Начальник строительства возражает, говорит: „Мы не уложимся“. — „Как это, — Щербина говорил, — как это не уложитесь? Если правительственные сроки есть“. Вы понимаете, в какой атмосфере шло строительство? И все станции так строились. Я уже не говорю, что бетон не тех марок. А эти кабели… Брюханов говорит: „Каждый год мне говорили заменить, а я не мог заменить, их нет, — они, эти кабели, использовались только в космической отрасли, — и я каждый год писал, чтобы разрешили мне оставить их в виде исключения. И каждый год отвечали — оставляйте“».
Докладчик (физик, 45 лет):
— Правы, по-видимому, все. То есть нарушений было «выше крыши» (энергоблока), но эти нарушения, в общем и целом, не выбивались из установившейся практики. Я посчитал на досуге, сколько плотин в мире обрушилось из-за некачественного бетона и нарушения технологии строительства… Короче, долго ли, коротко ли, но построили, запустили, система три года проработала, серьезных проблем по строительной части не возникало, даже трубопроводы, по словам А. Дятлова, держали, правда, Г. Медведев ссылается на Брюханова, который жаловался, что «много течей, не держит арматура, текут дренажи и воздушники. Общий расход течей почти постоянно составляет 50 кубометров радиоактивной воды в час. Еле успевают перерабатывать ее на выпарных установках. Много радиоактивной грязи». В прямой причинной связи с аварией это, конечно, не находится.
Реплика (математик, 38 лет):
— Сойдемся на том, друзья, что ЧАЭС представляла собой обыкновенный индустриальный объект, построенный по технологиям 60-х годов со всеми нарушениями, которые такая технология подразумевала на практике.
Докладчик (физик, 45 лет):
— Именно. Эксплуатации станции проходила достаточно гладко, была одна заметная авария в сентябре 1982 года: разрушение центральной топливной сборки из-за ошибочных действий персонала. Серьезных проблем она не вызвала, а радиоактивный выброс тогда как большая беда никем не воспринимался. Четвертый энергоблок работал с декабря 1983 года и 26 апреля 1986 года должен был быть остановлен на планово-профилактический ремонт. Реактор был полностью загружен: 1659 топливных сборок, около 200 тонн двуокиси урана, причем 75 % сборок представляло собой топливо первой загрузки с глубиной выгорания, близкой к максимальной.
Реплика (эксперт-международник, 26 лет):
— Я бы хотел услышать о физике реактора, как он работает, раз уж у нас ознакомительный семинар.
Докладчик (физик, 45 лет):
— Как вам, может быть, известно, АЭС представляет собой сооружение, превращающее энергию ядерного распада в электрическую. Напрямую мы это делать не умеем (по крайней мере, для тех гигаватт, о которых идет речь в связи с реактором РБМК), поэтому процесс идет в две ступени: в реакторе, собственно, энергия ядерного распада превращается в тепловую, это тепло утилизируется в турбине, которая вращает электрогенератор. Коэффициент полезного действия по теплу для установок РБМК около 30 %, поэтому когда мы говорим о мощности в 1,2 ГВт электрических, мы имеем в виду, что тепловая мощность свыше 3 ГВт.
Суть работы реактора можно изобразить примерно так: некоторые атомы являются неустойчивыми (радиоактивными). Такие атомы могут распасться одним из трех способов:
При альфа-распаде радиоактивное излучение представляет собой поток дважды ионизированного гелия. Ядро теряет два протона, следовательно, происходит превращение элемента: его номер уменьшается на два, а атомная масса — на четыре. Сами альфа-частицы являются заряженными и тяжелыми, сразу же тормозятся веществом. В принципе, лист бумаги надежно защитит вас от альфа-лучей.
При бета-распаде нейтрон в ядре превращается в протон, при этом испускается электрон и нейтрино, нейтринное излучение практически не взаимодействует с веществом, что же касается электронов, то это и есть бета-лучи. Они являются более проникающими, чем альфа-частицы, но металлический лист, хотя бы даже и алюминиевый, является достаточной защитой. При бета-распаде заряд ядра (то есть номер элемента) увеличивается на единицу, атомная масса практически не меняется.
Наконец, при спонтанном распаде ядро разваливается на две части, не обязательно равные. При таком делении могут с различной вероятностью возникать самые любые ядра примерно из середины таблицы Менделеева: например, уран с номером 92 распадается на лантан с номером 57 и бром с номером: 92–57 = 35. Или на рутений 44 и кадмий 48. При такой реакции всегда остается какое-то количество нейтронов и выделяется энергия, часть которой переходит в кинетическую энергию нейтронов, а часть выделяется в виде жесткого излучения (гамма-квантов, гамма-лучей). И нейтронное излучение, и гамма-кванты обладают сильной проникающей способностью, защищаться от них трудно.
Важно, что очень многие ядра при попадании в них нейтрона теряют стабильность относительно спонтанного распада и, естественно, распадаются, высвобождая энергию и свои нейтроны. Их число может быть практически любым, но средний показатель представляет собой константу для каждого типа ядер и называется коэффициентом размножения. Понятно, что если эта величина превышает единицу, то после каждого акта деления ядра в веществе будет становиться все больше, все больше ядер будет поглощать нейтроны, терять стабильность и делиться, высвобождая нейтроны, их станет еще больше… это и называется цепной реакцией.
Поскольку с поверхности вещества нейтроны «убегают», для того чтобы цепная реакция пошла, количество делящегося вещества должно быть достаточно большим и это вещество должно быть компактно «упаковано». При сферической «упаковке» для любого вещества, атомы которого имеют коэффициент размножения больше единицы, можно подсчитать массу, выше которой в этом веществе пойдет нарастающая реакция деления с выделением огромного количества энергии. Это называется атомный взрыв.
Молодежь проснулась на «атомный взрыв», до этого нейроны от них убежали навсегда. Журналисты даже записывать перестали. Они возьмут доклад и вставят оттуда всю эту безумную с их точки зрения физику… Наш докладчик считает, что все мы немножко физики, и продолжает…
Докладчик (физик, 45 лет):
— Первые атомные бомбы делали из урана 235. Это — один из изотопов природного урана, но в природном уране его мало, основная доля — 99,28 % приходится на уран 238. Понятно, что отделение 235-го урана от 238-го — процесс сложный и дорогостоящий. Делают это обычно методом газовой диффузии. Более легкий изотоп диффундирует быстрее…
Однако природный 238-й уран также можно заставить вступать в цепную реакцию деления. Для этого необходимо замедлить нейтроны: снизить их кинетическую энергию и тем увеличить вероятность взаимодействия нейтрона с ядром. Существуют вещества — замедлители, взаимодействуя с которыми нейтрон отдает энергию. Среди них — графит, тяжелая вода. Кроме того, ряд химических элементов обладает способностью поглощать нейтроны, оставаясь при этом стабильными. Таковы кадмий, бор.
В результате вы можете, чередуя природный уран (обычно обогащенный 235-м изотопом, но не очень сильно — до 1,5–2 %) и графит, добиваться во всем объеме, называемом «активной зоной», цепной реакции деления. При этом с помощью поглотителей вы можете регулировать эту реакцию, чтобы она была самоподдерживающейся, а не нарастающей (иначе говоря, чтобы число нейтронов, которые расходуются в реакции или покидают активную зону, было бы равно числу нейтронов, которые возникают в активной зоне во время реакции).
