Почему произошел взрыв на чернобыльской АЭС, есть ли точный ответ на этот вопрос

Чернобыльская атомная электростанция им. В. И. Ленина – украинская АЭС, прекратившая свою работу в связи с взрывом на энергоблоке № 4. Ее строительство началось весной 1970 года, и спустя 7 лет она была введена в эксплуатацию. К 1986 году станция состояла из четырех блоков, к которым достраивались еще два. Когда взорвалась Чернобыльская АЭС, а точнее, один из реакторов, ее работа не была остановлена. В настоящее время ведется сооружение саркофага, которое будет завершено к 2015 году.

Почему произошел взрыв на чернобыльской АЭС

Авария на Чернобыльской АЭС произошла 26 апреля 1986 года. Катастрофа поставила под угрозу развитие ядерной энергетики во всем мире. Вокруг станции была создана 30-километровая зона отчуждения. Радиоактивные осадки выпадали даже в Ленинградской области, а изотопы цезия обнаруживали в повышенных концентрациях в лишайнике и мясе оленей в арктических областях России.

Существуют различные версии причин катастрофы. Чаще всего указывают на неправильные действия персонала ЧАЭС, повлекшие за собой возгорание водорода и разрушение реактора. Однако некоторые ученые полагают, что произошел настоящий ядерный взрыв.

Кипящий ад

В атомном реакторе поддерживается цепная ядерная реакция. Ядро тяжелого атома, например, урана, сталкивается с нейтроном, становится нестабильным и распадается на два более мелких ядра — продукты распада. В процессе деления выделяется энергия и два-три быстрых свободных нейтрона, которые в свою очередь вызывают распад других ядер урана в ядерном топливе. Количество распадов, таким образом, увеличивается в геометрической прогрессии, однако цепная реакция внутри реактора находится под контролем, что предотвращает ядерный взрыв.

В тепловых ядерных реакторах быстрые нейтроны не годятся для возбуждения тяжелых атомов, поэтому их кинетическую энергию уменьшают с помощью замедлителя. Медленные нейтроны, именуемые тепловыми, с большей вероятностью вызывают распад атомов урана-235, используемого в качестве топлива. В таких случаях говорят о высоком сечении взаимодействия ядер урана с нейтронами. Сами тепловые нейтроны называются так, поскольку находятся в термодинамическом равновесии с окружающей средой.

Сердцем Чернобыльской АЭС был реактор РБМК-1000 (реактор большой мощности канальный мощностью 1000 мегаватт). По сути, это графитовый цилиндр с множеством отверстий (каналов). Графит выполняет роль замедлителя, а через технологические каналы загружается ядерное топливо в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах). ТВЭЛы сделаны из циркония, металла с очень маленьким сечением захвата нейтронов. Они пропускают нейтроны и тепло, которое нагревает теплоноситель, препятствуя утечке продуктов распада. ТВЭЛы могут объединяться в тепловыделяющие сборки (ТВС). Тепловыделяющие элементы характерны для гетерогенных ядерных реакторов, в которых замедлитель отделен от горючего.

РБМК — одноконтурный реактор. В качестве теплоносителя используется вода, которая частично превращается в пар. Пароводяная смесь поступает в сепараторы, где пар отделяется от воды и направляется на турбогенераторы. Отработанный пар конденсируется и вновь поступает в реактор.

В конструкции РБМК имелся недостаток, сыгравший роковую роль в катастрофе на Чернобыльской АЭС. Дело в том, что расстояние между каналами было слишком большим и слишком много быстрых нейтронов тормозилось графитом, превращаясь в тепловые нейтроны. Они хорошо поглощаются водой, но там постоянно образуются пузырьки пара, что снижает абсорбционные характеристики теплоносителя. В результате повышается реактивность, вода еще сильнее нагревается. То есть РБМК отличается достаточно высоким паровым коэффициентом реактивности, что осложняет контроль за протеканием ядерной реакции. Реактор должен оснащаться дополнительными системами безопасности, работать на нем должен только высококвалифицированный персонал.

Forbes: Катастрофа в Чернобыле создала самую опасную в мире лаву

После отключения системы охлаждения реактора и провала введения контрольных стержней в реактор, ядерный синтез вышел из-под контроля, выделив достаточно тепла, чтобы расплавить топливные стержни, их оболочку, корпуса и все вокруг включая бетонный пол здания реактора. Топливные гранулы внутри стержней почти полностью сделаны из оксида урана. А обшивка, в которую они помещены, выполнена из сплавов циркония.

Розплавившись при температуре более 1200 градусов по Цельсию, уран, цирконий и растопленный металл образовали вместе радиоактивную лаву, которая прожигала стальной корпус реактора и бетонный фундамент. Это происходило со скоростью 30 сантиметров в час. Бетон не плавится, но распадается и становится хрупким при очень высоких температурах. Часть бетона вошла в поток лавы. Это объясняет высокое содержание силикатов – соединений, которые состоят в основном из кремния, алюминия и магния.

Из-за своей химической структуры и высокой температуры, лавообразный материал был не очень вязкий. А когда лаве присуща такая характеристика, она может легко растекаться, на что указывают сталактиты, которые свисают с клапанов и труб в уничтоженном ядре реактора.

400 шахтеров прислали в Чернобыль, чтобы они выкопали тоннель под реактором. Существовал страх, что радиоактивная лава прожжет герметичную структуру и заразит грунтовые воды. Лишь позже стало известно, что она перестала течь через три метра. Химические реакции и вода охладили смесь до температуры ниже 1100 градусов по Цельсию. А это ниже той температуры, при которой бетон начинает распадаться.

Через восемь месяцев после аварии на ЧАЭС с помощью камер дистанционного управления затвердевшую радиоактивную лаву обнаружили среди развалин реактора. Из-за серого цвета и внешней схожести с корой деревьев ее прозвали «слоновьей ногой». На момент открытия лавы ее радиоактивность составляла примерно 10 тысяч рентген. Это настолько высокая доза, что даже минута пребывания рядом закончилась бы фатально. В 1996 году уровень радиоактивности сократился достаточно, чтобы можно было опуститься к основанию реактора и сделать снимки. Фото получились размытые из-за радиационного фона. Похожий на лаву материал, который возник в результате ядерного расплавления, назвали «кориум». А неизвестный до того сплав урана, циркония и кремния получил название «чорнобилит».