Мирный атом проснулся. На Чернобыльской АЭС возобновились ядерные реакции, – ученые

Спустя тридцать пять лет после взрыва на Чернобыльской АЭС, реакции деления снова происходят в урановых топливных массах, похороненных глубоко внутри поврежденного реактора. “Это похоже на тлеющие угли в барбекю”, — говорит Нил Хаятт, химик-ядерщик из Университета Шеффилда. Украинские ученые пытаются определить, исчезнут ли реакции сами по себе или потребуются чрезвычайные меры, чтобы предотвратить еще одну аварию, сообщает Sciencemag.org

“Датчики отслеживают растущее количество нейтронов, сигнал деления, исходящий из одного недоступного помещения”, — говорит Анатолий Дорошенко из Института проблем безопасности атомных электростанций. “Есть много неопределенностей”, — говорит Максим Савельев из Института проблем безопасности атомных электростанций. “Но мы не можем исключить возможность аварии”. Количество нейтронов медленно растет, говорит Савельев, предполагая, что у руководства еще есть несколько лет, чтобы придумать, как предотвратить угрозу. “Любое решение по выходу из ситуации, которое примет он и его коллеги, будет представлять большой интерес для Японии, которая пытается справиться с последствиями собственной катастрофы 10 лет назад на Фукусиме”, – говорит Хаятт.

Когда 26 апреля 1986 года часть активной зоны реактора четвертого энергоблока расплавилась, урановые топливные стержни, их циркониевая оболочка, графитовые регулирующие стержни и песок попали на активную зону, чтобы попытаться потушить огонь, слились вместе в лаву. Она потекла в подвальные помещения реакторного зала и затвердела в образования, называемые топливосодержащими материалами, которые содержат около 170 тонн обогащенного урана — 95% исходного топлива.

Саркофаг из бетона и стали, под названием “Укрытие”, возведенный через год после аварии для укрытия останков четвертого блока, позволил дождевой воде просачиваться внутрь. Поскольку вода замедляет или сдерживает нейтроны и, таким образом, увеличивает их шансы расщепить ядра урана, проливные дожди иногда вызывают резкое увеличение количества нейтронов.

Руководство Чернобыля предположило, что любой риск возникновения критичной ситуации исчезнет, ​​когда в ноябре 2016 года над “Укрытием” будет установлен массивный объект “Арка”, специальное изоляционное арочное сооружение. Конструкция стоимостью 1,5 миллиарда евро должна была изолировать “Укрытие”, чтобы его можно было сделать устойчивым и в конечном итоге демонтировать. “Арка” также защищает от дождя, и с момента его установки количество нейтронов на большинстве участков объекта “Укрытие” было стабильным или снижалось.

Но в некоторых местах они начали расти, почти удвоившись за 4 года в помещении 305/2, где есть тонны топливосодержащих материалов, погребены под завалами. Исследование Института проблем безопасности атомных электростанций предполагает, что высыхание топлива каким-то образом делает нейтроны, проходящие через него, более, а не менее эффективными при расщеплении ядер урана. “Это очень правдоподобные данные”, — говорит Хаятт. “Просто неясно, каков может быть механизм”.

Поскольку вода продолжает отступать, есть опасения, что “реакция деления ускоряется экспоненциально”, — говорит Хаятт, что приводит к “неконтролируемому высвобождению ядерной энергии”. Реакция неуправляемого деления в топливосодержащих материалах может произойти после того, как тепло от деления испарит оставшуюся воду. Тем не менее, отмечает Савельев, хотя любая взрывная реакция будет сдерживаться, она может угрожать обрушить неустойчивые части шаткого “Укрытия”, заполнив “Арку” радиоактивной пылью.

Устранение недавно выявленной угрозы — непростая задача. Уровни радиации в 305/2 не позволяют подойти достаточно близко для установки датчиков. И распылять нитрат гадолиния на ядерные обломки здесь невозможно, так как они под бетоном. Одна из идей состоит в том, чтобы создать робота, который сможет выдерживать интенсивное излучение достаточно долго, чтобы просверлить отверстия в топливосодержащих материалах и вставить баллоны с бором, которые будут функционировать как управляющие стержни и поглощать нейтроны. Тем временем Институт проблем безопасности атомных электростанций намеревается усилить мониторинг двух других участков, где уровень топливосодержащих материалов может стать критическим.

Возобновляющиеся реакции ядерного деления — не единственная проблема, с которой сталкиваются руководители Чернобыля. Под воздействием интенсивной радиации и высокой влажности ТСМ распадаются, порождая еще больше радиоактивной пыли, что усложняет планы демонтажа “Укрытия”. Вначале образование ТСМ под названием “Нога слона” было настолько твердым, что ученым приходилось использовать автомат Калашникова, чтобы отрезать кусок для анализа. “Теперь он более или менее имеет консистенцию песка”, — говорит Савельев.

Украина давно намеревалась переместить ТСМ и сохранить их в геологическом хранилище. К сентябрю с помощью Европейского банка реконструкции и развития планируется разработка для этого специального плана. Но поскольку “жизнь” в “Укрытии” все еще “бурлит”, может быть труднее, чем когда-либо, похоронить останки реактора.

В ответ на появившуюся информацию, на сайте Чернобыльской АЭС было обнародовано опровержение.

“После установления “Арки” некоторыми датчиками фиксируется увеличение нейтронной активности в скоплениях топливосодержащих материалов (ТСМ) в зоне плавления подреакторной плиты в помещении 305/2. Такая ситуация была прогнозируемой еще до сооружения Арки и происходит вследствие процесса потери воды чрезмерноувлажненной средой слоя черных лавоподобных ТСМ (ЛТСМ), которые находятся выше потенциально ядерно-опасных скоплений (ЯОС) ТСМ. Специалисты АЕС прогнозируют, что в дальнейшем влияние от ЯОС ТСМ на уровень нейтронной активности, которая регистрируется датчиками будет постоянным. Суммарная нейтронная активность будет продолжать незначительно увеличиваться за счет снижения уровня воды в слое ЛТСМ, который находится выше ЯОС ТСМ, пока не достигнет оптимального соотношения ядерного топлива и воды. Во время дальнейшего обезвоживания данной среды прогнозируется незначительное падение или аномально длительный период неизменяемых показателей плотности потока нейтронов (ППН)”, — говорится в сообщении.

Для обеспечения гарантированной безопасности объекта “Укрытие” выполняется постоянный контроль скопления ТСМ внутри объекта, который контролирует система контроля ядерной безопасности (СКЯБ), которая входит в состав интегрированной автоматизированной системы контроля объекта “Укрытие”

“За весь период наблюдений с начала установления Арки превышений пределов безопасной эксплуатации не наблюдалось. В настоящее время, показания датчиков во всех помещениях имеют стабильные значения без тенденций роста, текущие уровни не представляют угрозы возникновения самоподдерживающейся цепной реакции деления”, — отмечают в руководстве ЧАЭС.

Для обеспечения безопасности объекта “Укрытие” существуют системы, выполняющие функции безопасности, в том числе системы поддержания ТСМ в подкритическом состоянии. В случае превышения пределов безопасной эксплуатации по показаниям датчиков, в зону роста вводится нейтронопоглощающий раствор в соответствии с технологическим регламентом объекта “Укрытие”.

С целью текущей оценки состояния ТСМ и прогнозирования их долгосрочного поведения Институтом проблем безопасности АЭС в 2018 году была разработана “Программа мониторинга топливосодержащих материалов (ТСМ) ОУ (ядерная и радиационная безопасность ОУ)”.

Результаты, которые будут получены после выполнения работ по этой программе, будут использованы для разработки (при необходимости) и внедрения организационно-технических мероприятий по предотвращению рисков от неблагоприятных последствий ухудшения состояния ТСМ. Но, наблюдение за состоянием ТСМ надо выполнять в течение нескольких лет, когда все процессы изменений температурно-влажностного режима в объекте “Укрытие” стабилизируются и можно более достоверно прогнозировать поведение ТСМ и гарантировать их поддержку в ядернобезопасном состоянии, говорится в сообщении.