Новости из Японии

На этой стадии начались разговоры о расплавлении ядра. Поскольку в конце концов, если охлаждение нельзя возобновить, ядро в конечном счёте расплавится (спустя часы или дни) и в дело вступит последняя линия обороны – ловушка радиоактивных материалов активной зоны и третья линия защиты.

Но цель на этой стадии заключалась в управлении ядром, которое продолжало нагреваться. Нужно было убедиться, что первая (трубки из циркалоя с ядерным топливом внутри) и вторая (наша «скороварка») линии защиты остаются неповреждёнными и могут эксплуатироваться максимально долго, чтобы дать инженерам время починить системы охлаждения.

Поскольку охлаждение ядра очень важно, у реактора есть множество систем охлаждения, каждая в нескольких версиях (система очистки реакторной воды, отвод тепла остаточного энерговыделения, охлаждение активной зоны реактора, резервный охлаждающий контур и экстренная система охлаждения ядра). На данный момент неясно, какая из них вышла из строя (и вышла ли) и когда.

Так что представьте нашу скороварку на плите, газ убавлен до минимума, но тем не менее он включен. Операторы, используя возможности любой системы охлаждения, должны отвести как можно больше тепла, но давление начинает нарастать. Приоритетным теперь является поддержание целостности защиты первого уровня (поддержание температуры топливных стержней ниже 2200°C), а также защиты второго уровня («скороварки»). Для поддержания целостности защиты второго уровня давление время от времени должно выпускаться. Поскольку в случае чрезвычайной ситуации это делать необходимо, у реактора есть 11 клапанов для сброса давления. Теперь операторы начинают выпускать пар время от времени, чтобы контролировать давление. Температура на этой стадии была около 550°C.

Именно в этот момент стали появляться сообщения об «утечке радиации». Полагаю, выше я объяснил, не только почему выпуск пара теоретически является выбросом радиации в окружающую среду, но и почему это не было и не является опасным. Радиоактивный азот, так же как и благородные газы, не ставит под угрозу здоровье человека.

На какой-то стадии сброса давления произошёл взрыв. Взрыв произошёл за пределами третьей линии защиты (наша «последняя линия обороны») и реакторного здания. Вспомните, что реакторное здание не несёт функции защиты от радиации. Ещё неясно, что в точности произошло, но вот вероятный сценарий: операторы решили выпустить пар из «скороварки» не напрямую в окружающую среду, а в пространство между третьей линией защиты и реакторным зданием (чтобы дать радиоактивности пара больше времени на распад). Проблема заключается в том, что при высокой температуре, которой на этой стадии достигло ядро, молекулы воды могут «распадаться» на кислород и водород – взрывоопасную смесь. Которая и взорвалась за пределами третьего периметра, повредив реакторное здание. Такой же взрыв, но внутри сосуда высокого давления (из-за плохой конструкции и ошибок операторов), привёл к взрыву на Чернобыльской АЭС. На АЭС в Фукусиме риска подобного происшествия никогда не было. Проблема образования водорода с кислородом является одной из самых крупных при строительстве АЭС (т.е., если вы не из СССР), так что реактор строится и управляется таким образом, что это не может произойти внутри оболочки. Это случилось снаружи, что было не намеренно, но возможно, и взрыв не представлял угрозы для оболочки реактора.

Таким образом, после выпуска пара давление было взято под контроль. Теперь, если вы продолжаете держать свой горшок на огне, проблема заключается в том, что уровень воды будет всё ниже и ниже. Ядро покрыто несколькими метрами воды, т.о. до того, как оно окажется без защиты пройдёт некоторое время (часы, дни). Как только стержни показываются наружу, их температура начинает приближаться к критической (2200°C). Эта температура в случае бездействия достигается примерно за 45 минут, после чего разрушается первая линия защиты – трубки из циркалоя.

И этот процесс был запущен. Охлаждение нельзя было восстановить прежде чем были нанесены повреждения (весьма ограниченные, но тем не менее) защите топлива. Само ядерное топливо было всё ещё не повреждено, но окружающие трубки из циркалоя начали плавиться. Далее некоторые из побочных продуктов распада урана – радиоактивный цезий и йод – начали смешиваться с паром. Основная проблема, уран, была по-прежнему под контролем, поскольку стержни из окиси урана могут выдерживать температуру до 3000 °C. Подтверждено, что в паре, выпущенном в атмосферу, содержалось очень небольшое количество цезия и йода.

Похоже, это стало «пусковым сигналом» для основного плана Б. Небольшое количество цезия, которое попало в атмосферу, дало понять операторам, что первая линия защиты одного из стержней еле держалась. План А состояло в том, чтобы восстановить одну из регулярных систем охлаждения ядра. Почему он не удался, неясно. Одно вероятное объяснение заключается в том, что цунами унесло/загрязнило всю чистую воду, необходимую для регулярных систем охлаждения.

Вода, используемая в системе охлаждения, очень чистая, деминерализованная. Причиной использования чистой воды является упомянутая выше активация нейтронами урана: чистая вода практически не поддаётся воздействию нейтронов и остаётся нерадиоактивной. Грязь или соль в воде будут быстрее присоединять нейтроны, таким образом вода быстрее станет радиоактивной. Всё это не имеет никакого эффекта на ядро – тому всё равно, каким образом его охлаждают, но усложняет задачу операторов и механиков, когда им приходится иметь дело с радиоактивной водой.

Но план А провалился – системы охлаждения не работали или не хватало чистой воды – и в действие вступил план Б. Вот на что это было похоже:

Чтобы предотвратить расплавление ядра реактора, операторы начали использовать морскую воду для его охлаждения. Я не уверен, заливали ли они нашу «скороварку» вместе с ним (вторая линия защиты) или третью линию обороны, но для нас это неважно.

Важно то, что ядерное топливо теперь было охлаждено. Поскольку цепная реакция была давно остановлена, теперь производилось лишь небольшое количество тепла. Того количества воды-охладителя, которое было использовано, вполне достаточно, чтобы убрать остатки тепла. Из-за большого количества воды ядро более не выделяет достаточно высокую температуру для создания существенного давления. Кроме того, к морской воде была добавлена борная кислота, являющаяся «жидким управляющим стержнем».

Вне зависимости от того, что распад всё ещё продолжается, бор захватит нейтроны и ускорит процесс охлаждения ядра.

Расплавление ядра уже не за горами. И вот самый худший вариант, которого удалось избежать: если бы для снижения температуры не использовалась морская вода, операторам пришлось бы продолжить сбрасывать пар, чтобы избежать нарастания давления. Третья линия обороны тогда была бы полностью запечатана, чтобы ядро могло расплавиться, не выпустив в окружающую среду радиоактивный материал. После расплавления ядра наступило бы долгое ожидание, пока промежуточные радиоактивные материалы не распались бы в реакторе и все радиоактивные частицы не осели бы на поверхности внутри защитной оболочки. Система охлаждения была бы остановлена в конечном счёте и расплавленное ядро охладили бы до поддающейся управлению температуры. Защитная оболочка была бы очищена изнутри, а затем бы началась грязная работа по удалению расплавившегося ядра. Вновь твёрдое топливо было бы помещено в контейнеры для транспортировки на перерабатывающие заводы. В зависимости от нанесённого урона, блок АЭС был бы или восстановлен или демонтирован.

Страницы: 1 2 3 4

Читайте также:

• В Тохоку произошло 6,8-балльное землетрясение
• На японском заводе произошла утечка радиоактивного топлива
• Ради успокоения общества всем АЭС Японии предстоит стресс-тест: этот шаг может продлить нехватку электроэнергии
• Пожар на АЭС «Фукусима-1» потушен
• Авария на АЭС «Фукусима-1»: кризис стабилизируется, нужно время на восстановление