Комментариев: 029.01.2010

Игорь Острецов, профессор, доктор технических наук

Идея создания РБМК возникла в 1958 г. в группе учёных института атомной энергии, возглавляемых С. М. Фейнбергом после 2-ой Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии, в ряде докладов которой обсуждались технические возможности создания реактора двухцелевого назначения: производства электроэнергии и плутония для атомных бомб. Женевская конференция в конце 50-х и шестидесятых годах пользовалась большим международным авторитетом, так как там собирался цвет мировой науки. Идея РБМК, по существу, состояла в том, чтобы использовать циркониевые трубы высокого давления в канальном реакторе для производства плутония. Внутри труб располагались сборки стержневых тепловыделяющих элементов (твэл) из двуокиси урана в циркониевой оболочке. По оценкам группы учёных ИАЭ во главе с Фейнбергом такая конструкция твэлов позволяла иметь низкое обогащение урана, что необходимо для производства бомбового плутония. Важным преимуществом РБМК считался тот фактор, что он не требовал корпуса реактора, рассчитанного на высокое давление, и парогенератора. Эти элементы реакторной установки имеют большие габариты и веса, к чему советское машиностроение в то время не было готово. «Атоммаша» в СССР в то время ещё не было. А все ведущие атомные державы в мире приступили уже к форсированному созданию заводов класса «Атоммаш». В СССР строительство «Атоммаша» в результате появления идеи РБМК началось с опозданием на 10 лет. Причём предполагавшаяся ранее площадка была отдана под строительство завода КАМАЗ, а «Атоммашу» досталась злополучная площадка в г. Волгодонск Ростовской области. Впоследствии оказалось, что эта площадка крайне неудачна с точки зрения грунтов, что привело к необходимости огромных затрат для укрепления оснований завода в конце 80-х годов незадолго до полной его остановки и ликвидации в результате постперестроечных мероприятий по приватизации завода. Эскизный проект реакторной установки РБМК электрической мощностью 1000 мВт был выполнен в 1963 г., а технический проект в 1968 г. Техпроект реакторной установки другого типа — с прочным корпусом и оболочкой над всем реакторным отделением — (ВВЭР), аналогичной зарубежным PWR, был задержан и выполнен с большим опозданием. Продвижение проекта РБМК шло очень энергично благодаря мощной поддержке лично Е.П. Славского и всего аппарата Минсредмаша. Следует отметить, что когда обеспечивались условия независимости, советские учёные и инженеры давали вполне должную оценку РБМК. Так при передаче техпроекта оборудования РБМК в министерство энергетики специалисты института «Теплоэлектропроект», выполнявшие проект на строительство АЭС, при проведении экспертизы проекта решительно отказались делать техпроект АЭС с РБМК прежде всего по причине невозможности обеспечить безопасность АЭС с таким реактором, а также по экономическим соображениям. Е.П. Славский не смог преодолеть сопротивление независимых от него учёных и собственным приказом поручил выполнение проекта на строительство АЭС с РБМК проектной организации своего министерства, а затем поручил и строительство первого блока Ленинградской АЭС своей же строительной организации в обход сложившейся в СССР кооперации. Так что АЭС с РБМК — это чистое детище Минсредмаша от «а» до «я». Таким образом, Е.П. Славский буквально навязал такого монстра, как РБМК, вопреки мнению не зависимых от него экспертов. В «Литературной газете» № 20 от 17 мая 1989 г. эксперт патентного ведомства СССР В. Бобров рассказывал, как специалисты ведомства самого Е.П. Славского тоже дали отрицательное заключение на РБМК по новизне и полезности по заявке на изобретение А.П. Александрова, С.П. Фейнберга и др. Это оказалось возможным благодаря анонимности экспертов, в том числе и сотрудников института, который возглавлял Главный Конструктор РБМК акад. Н.А. Доллежаль, ближайший соратник А.П. Александрова и Е.П. Славского. Таким образом, при обеспечении анонимности или независимости советские специалисты давали такое же отрицательное заключение на РБМК, как английские и американские специалисты, на которых ссылается патентный эксперт В. Бобров в публикации «Литературной газеты». Возникает вопрос, почему Е.П. Славский, А.П. Александров и некоторые специалисты из ИАЭ им. Курчатова так активно продвигали РБМК? Какие психологические или корыстные цели они преследовали? Мне представляется, что основной причиной были психологические факторы. Эти люди выросли как специалисты и сделали бюрократическую карьеру на создании реакторов уран-графитового типа для производства плутония для атомных бомб. Эти разработки принесли им правительственные награды и премии. В эксплуатации такие реакторы показали себя вполне надёжными. На них были, конечно, и аварии, но они имели локальный характер. Это связано с тем, что такие реакторы имели малую мощность, очень малую глубину выгорания урана, для обеспечения необходимого качества плутония и, следовательно, в активной зоне содержалось незначительное количество осколков деления (в 1000 раз меньше, чем в РБМК). Охлаждались такие реакторы водой без давления. Внешне конструкция РБМК была вполне идентична реакторам для производства плутония, что и создавало иллюзию их надёжности. Несомненно, Е.П. Славскому и А.П. Александрову казалось, что РБМК будут такими же надёжными, как и плутониевые реакторы, и принесут им очередные правительственные награды и премии. И, конечно, принесли. А.П. Александров, Н.А. Доллежаль и И.Я. Емельянов (заместитель Доллежаля) стали лауреатами Ленинской Премии за создание РБМК. За внешней схожестью конструкций этих реакторов между ними имелись принципиальные отличия: охлаждение активной зоны РБМК кипящей водой высокого давления, наличие почти 1500 кг осколков деления в активной зоне, большие размеры реактора. Проектом не была предсказана сильная нейтронно-физическая неустойчивость распределения мощности в активной зоне и наличие сильной положительной обратной связи мощности реактора от плотности теплоносителя (так называемый первый эффект реактивности), хотя данные, приведённые в книге А.П. Александрова, Н.А. Доллежаля и И.Я. Емельянова «Реакторы большой мощности канальные (РБМК)» вполне дают основание для его предсказания. Но эта книга пронизана энтузиазмом, некритическим отношением даже к полученным в проекте характеристикам, в чём может убедиться каждый, взяв эту книгу в рядовой технической библиотеке. Таким образом, сторонники РБМК сделали незаметный для них переход от действительно малоопасного плутониевого реактора к такому опасному монстру, как РБМК. Справедливости ради следует признать, что некоторые аргументы сторонников РБМК звучали вполне весомо. Действительно, РБМК благодаря большой массе графита сравнительно легко переносит нарушения охлаждения, в том числе и обрывы трубопроводов. На реакторах Белоярской АЭС, которые можно рассматривать в качестве промышленного прототипа РБМК, имели место многократные расплавления отдельных каналов, которые сравнительно легко удавалось локализовать. Сторонники РБМК считали, что это свойство канальных реакторов «является радикальным решением безопасности» (см., например, Петросянц «Атомная энергетика в СССР», Атомиздат, 1975 г.) и что в качестве предельной реальной аварии может быть расплавление одного или нескольких каналов, что, согласно имеющемуся опыту, было вполне приемлемо. Действительно, на АЭС с РБМК неоднократно имели место расплавления отдельных каналов с выходом активности за пределы АЭС, в том числе на 2-ом блоке Чернобыльской АЭС в 1984 г. Руководству Минсредмаша удавалось скрывать эти аварии от общественности. По-видимому, возможность «локализации» таких относительно небольших инцидентов только укрепляло уверенность сторонников РБМК в своей правоте. В связи с этим в РБМК не предусматривалась защитная оболочка, рассчитанная на избыточное давление. Эйфория от успешного внедрения РБМК в атомную энергетику СССР, расположение высшего начальства и положение вне критики привели к тому, что в конструкции реактора были сделаны вообще грубые ошибки, которые не допускались даже несовершенными регламентирующими документами по безопасности и за которые строго спрашивали даже в Минсредмаше. Таковыми грубейшими нарушениями была конструкция стержней, регулирующих мощность реактора. Эти стержни были снабжены вытеснителями воды, которые давали положительный вклад в реактивность при малом количестве стержней в активной зоне реактора, т.е., если прибегнуть к автомобильной терминологии, тормоз в начальный момент включения играл роль «газа». Разработчики РБМК легковесно защитились от этого эффекта специальным регламентом работы с регулирующими стержнями. Так как этот эффект стержней мог давать положительную реактивность порядка 1%, то нарушение регламента в этой части могло приводить к неуправляемому разгону реактора на так называемых мгновенных нейтронах, то есть превращать реактор в атомную бомбу. ( что и случилось на Чернобыле -НП). В 1976 г. на 1-м блоке Ленинградской АЭС произошла крупная авария с расплавлением нескольких каналов в связи с тем, что оператор не справился с регулированием мощности в отдельных каналах в условиях типичной для РБМК нейтронно-физической неустойчивости распределения мощности по объёму активной зоны. От общественности большой выброс активности (порядка 1% от выброса на Чернобыльской АЭС) был скрыт, но была создана правительственная комиссия по расследованию причин аварии. Комиссия установила, что причина аварии обусловлена конструктивными недостатками РБМК и утвердила план мероприятий по устранению этих недостатков, который был разработан главным конструктором к 1980 г., но не был внедрён на АЭС с РБМК по вине руководителей Минсредмаша. Весьма характерно то, что перечень мероприятий почти полностью воспроизводит перечень мероприятий повышения надёжности АЭС с РБМК после Чернобыльской катастрофы. Именно поэтому суд, проходивший в Чернобыле, вынес частное определение в адрес Минсредмаша и главного конструктора, признав виновными трёх сотрудников Чернобыльской АЭС только с точки зрения неготовности к аварии. Главные виновники Чернобыльской катастрофы — Е.П. Славский, А.П. Александров, И.Я. Емельянов и Н.А. Доллежаль — лушли от ответственности, свалив всю вину на «стрелочников», якобы нарушивших до 20 пунктов регламента. В действительности персонал ЧАЭС осуществлял испытание штатной системы, которая использует выбег турбогенераторов для увеличения расхода насосов в режиме обесточивания станции. Эта система внедрена на многих блоках РБМК и АЭС с реакторами водо-водяного типа (ВВЭР-440) в качестве штатной системы, предусмотренной проектом. Указанная система не была испытана и сдана в эксплуатацию при пусковых испытаниях 4-го блока ЧАЭС из-за обычной предпусковой спешки. Причём научный руководитель А.П. Александров и главный конструктор Н.А. Доллежаль подписали ввод блока в эксплуатацию с этими и многими другими недоделками. Персонал 4-го блока ЧАЭС в ночь с 25 на 26 апреля 1986 г., наверняка, выполнял соцобязательство к 1 мая в части выполнения предпусковых недоделок, не подозревая, что блок, находившийся в глубокой «йодной яме», имеет во много раз более опасные характеристики, чем не работавший блок, где аналогичные испытания не представляли опасности. Однако ошибки персонала не могут быть причиной столь тяжёлых последствий для страны. Согласно нормативным документам по безопасности АЭС реакторы АЭС должны быть снабжены устройствами локализации любых возможных последствий аварии, включая ошибки персонала. Наиболее распространённым и эффективным локализующим устройством является защитная оболочка из предварительно напряжённого железобетона. Для реакторов РБМК не предусмотрено защитной оболочки. Поэтому ссылки на ошибки персонала являются типичными поисками «стрелочников». Известно, что авария на АЭС «Три-Майл-Айленд» в США в 1979 г. произошла именно из-за грубейших ошибок персонала. Однако благодаря наличию защитной оболочки выход активности в окружающую среду оказался в пределах санитарных норм, т.е. концепция «защитной оболочки» полностью себя оправдала. Наши же реакторы Чернобыльского типа до сих пор «испытывают судьбу», работая без оболочек. Такие реакторы расположены вблизи Санкт-Петербурга, Курска, Смоленска и Вильнюса. К тому же на некоторых из них закончился ресурс работы, другие приближаются к этой черте. А ведь в каждом реакторе содержится 192 т урана, 2000 кг радиоактивных осколков деления урана и около 500 кг плутония, что по активности эквивалентно примерно 1000 бомб, сброшенных на Хиросиму. Сразу после взрыва Чернобыльского реактора после разрушения оболочек тепловыделяющих элементов из реактора в окружающую среду вышли радиоактивные газовые осколки деления криптон-85, ксенон-131 и 132 суммарной активностью 1,7х108 кюри, йод-131 и 132 суммарной активностью 1,8х108 кюри, стронций 89 и 90 — 1,2х108 кюри, цезий-136 и 137 — 3,4х106 кюри. Кроме того, с графитом вышли до 20 кюри на тонну графита трития и 0,2 кюри углерода-14. Чернобыльская катастрофа фактически лишила профессиональной перспективы учёных и инженеров СССР и России на многие годы. Сейчас есть возможность такой организации работы в области атомной энергетики, которая обеспечила бы безопасность АЭС на мировом уровне, но пока государственные органы РФ, включая Росатом фактически тормозят и игнорируют эти возможности