«Что предшествовало удару, очевидцем которого стали Юрий Трегуб и остальные работники станции? И можно ли было его избежать? Кто виноват?» – эти вопросы активно дискутировались как сразу после аварии, так и десятилетиями позже.
Существуют две противоположные точки зрения. Первая утверждает, что главной причиной катастрофы стали конструктивные недоработки самого реактора и несовершенная система защиты. Вторая обвиняет во всем операторов, указывая на непрофессионализм и низкую культуру радиационной безопасности. И у той и у другой имеются веские аргументы в виде мнений специалистов, заключений всевозможных экспертиз и профильных комиссий. Как правило, версия о «человеческом факторе» выдвигалась проектировщиками реактора, защищавшими честь мундира. Им оппонировали эксплуатационщики, не менее заинтересованные в сохранении лица.
Попробуем оценить причины и последствия аварии с точки зрения независимого наблюдателя, тем более что такие разборы многократно делались самыми разными экспертами, никак не связанными с вовлеченными организациями.
Представьте себе, что нужно вскипятить самовар. Для этого вам нужен огонь. Атомная станция и есть огромный, очень умный самовар, который кипятит воду, но не обычным огнем, а с помощью нестабильных атомов урана-235.
Как работает атомная станция? Объясняем популярно.
– Как работает ядерный реактор?
– Что?
– Вопрос простой.
– Вот только ответ не так прост.
– Разумеется. Вы считаете, что я слишком глуп, чтобы понять? Переформулирую: расскажите, как работает ядерный реактор, или я прикажу одному из солдат сбросить вас с вертолета.
Что такое атом? Это как крошечная Солнечная система, где по орбитам вокруг ядра крутятся электроны. А ядро состоит из еще более мелких частиц – протонов и нейтронов. Так вот, уран-235 – капризный атом, очень легко разваливающийся, по бильярдному принципу.
Представьте себе бильярдный стол. Когда вы бьете кием по одному шару (это будет нейтрон), он ударяет в другие шары (это ядра урана-235). Когда нейтрон попадает в ядро урана-235, оно делится на две части и при этом «выстреливает» 2–3 новых нейтрона. Это как один бильярдный шар ударил в другой, и от него отскочили еще два-три шара, которые полетят дальше и ударят в новые шары. Такой процесс, когда каждый удар порождает новые удары, называется цепной реакцией деления. Он используется в атомных бомбах и на атомных электростанциях, но с разными целями.
Цель атомной бомбы – чтобы шары разлетелись как можно быстрее и ударили как можно больше других шаров, чтобы все бахнуло сразу. На атомной станции все по-другому. Их задача состоит в том, чтобы «бильярдный процесс» шел очень аккуратно и постоянно, как тикающие часы. То есть, чтобы в каждом следующем «ходе» участвовало ровно столько же «шаров», сколько в предыдущем.
Это как если бы вы хотели, чтобы в вашем костре всегда горело одинаковое пламя – не слишком сильное, чтобы не сжечь все вокруг, и не слишком слабое, чтобы не потухнуть. Вот это равновесие в реакторе описывает эффективный коэффициент размножения нейтронов. Если этот коэффициент равен единице – то есть каждый нейтрон вызывает ровно одно новое деление, – то реактор работает стабильно, как хорошо отрегулированный двигатель. Если он меньше единицы, «огонь» в реакторе затухает. А если больше – он начинает разгоняться, как машина, которая катится с горы и набирает скорость. Тогда реактор может просто взорваться от набора мощности и перегрева.
В ядерной энергетике вместо сложного «эффективного коэффициента размножения нейтронов» часто используют более простое понятие – реактивность. Представьте реактивность в виде педали газа в автомобиле. Когда она около нуля, реактор работает в стабильном режиме, как машина на круиз-контроле. Положительная реактивность – это когда вы жмете на газ, и реактор «разгоняется», увеличивая свою мощность. Отрицательная реактивность – это когда вы отпускаете газ или жмете на тормоз, и реактор глохнет, его мощность падает.
Теперь вернемся к нашим «бильярдным шарам» – нейтронам. При делении урана-235 их выделяется 2–3 штуки. Но нам для поддержания стабильной реакции нужен только один. Остальные остаются лишними. Причем нейтроны, которые только что «выстрелили», летят слишком быстро, как «смертоносные пули», по выражению академика Легасова из сериала НВО. Они плохо попадают в цель, то есть в ядра урана. Для точной стрельбы их нужно замедлить. Это как при бросках мяча в корзину: если делать это слишком сильно, он пролетит мимо. Нужно правильно рассчитать силу.
Для замедления нейтронов в реакторе используют специальные материалы, которые называются замедлителями. На Чернобыльской АЭС для этого применяли графитовые стержни, как в карандашах, только очень большие. Графит не поглощает нейтроны, а просто замедляет их, делая более «покладистыми» и увеличивая шансы попасть в ядро урана.
Количество нейтронов и скорость их замедления зависят от того, как работает реактор. Когда в нем свежее топливо (много урана), нейтронам легко найти цель, и «огонь» горит очень сильно, то есть реактивность высокая. Но по мере выгорания урана реактивность падает, процесс затухает. Поэтому нужно постоянно регулировать «количество шаров на нашем бильярдном столе».
Для этого в реакторе есть поглотители – вещества, которые как будто «ловят» лишние нейтроны и выводят их из игры. Представьте губку, которая впитывает воду. Стержни из таких поглотителей (например, борные или кадмиевые) можно вводить в реактор или выводить из него. Если «огонь» затухает (реактивность падает), стержни-поглотители вынимают, чтобы дать нейтронам больше свободы и увеличить реактивность. Если же реактивность повышается, то стержни-поглотители опускают в реактор, чтобы «погасить» лишние нейтроны и снизить активность.
Когда реактор только запускают, в нем очень много «свободных» нейтронов, поэтому туда вводят много таких стержней, чтобы «успокоить» реакцию. А потом по мере выгорания урана их потихоньку вытаскивают.
Практически все, что находится внутри реактора, хоть немного, но поглощает нейтроны. Даже вода, циркулирующая по реактору для его охлаждения. Специальные насосы – их называют главными циркуляционными насосами (ГЦН) – постоянно гоняют воду через реактор, словно огромный вентилятор, не дающий двигателю перегреться. Тепло, которое выделяет расщепленный уран, передается этой воде, а потом ее используют для выработки электричества.
Чернобыльские реакторы РБМК-1000 похожи на огромные вертикальные цилиндры. Внутри них, как карандаши в стакане, стоят стержни с ядерным топливом. Это и есть наш уран-235. Каждый такой «карандаш» окружен графитовыми блоками-замедлителями. А между ними есть специальные каналы, куда можно вводить и выводить стержни управления и защиты. Все это постоянно омывается водой, циркулирующей снизу вверх.
Вода в реакторе очень горячая, примерно 280 градусов Цельсия, но из-за огромного давления в 70 атмосфер не закипает полностью, а лишь частично превращается в пар. Эта смесь потом поднимается в специальные «бочки», барабаны-сепараторы. Там пар отделяется от воды: первый идет на турбины, которые крутятся и вырабатывают электричество, а вторая возвращается обратно в реактор, чтобы охлаждать его дальше.
Пар после турбин тоже остывает, превращается обратно в воду и снова отправляется в барабан-сепаратор с помощью насосов. Так реактор не перегревается, и все идет по кругу.
Когда реактор работает на небольшой мощности, вода будет холоднее. Когда на полной – горячее. А значит, и количество пара и воды в системе охлаждения будет меняться. И вот тут начинается самое интересное про воду. Она влияет на нейтроны по-разному. С одной стороны, поглощает нейтроны, как наша губка, уменьшая «огонь». С другой стороны, она их замедляет, как наш графит, и наоборот, разгоняет. Какая из этих функций будет главнее, зависит от устройства реактора. В РБМК-1000 вода служит еще и дополнительным поглотителем нейтронов. Не самое удачное решение, как оказалось.
Представьте, что реактор начал разгоняться – реактивность стала больше нуля. Это значит, что «огонь» горит все сильнее, температура в реакторе и воды в системе охлаждения начинает расти. А что происходит с водой, когда она сильно нагревается? Она превращается в пар! Больше пара – меньше плотность воды. А раз воды меньше, то и поглощает нейтроны она хуже. Это приводит к тому, что жарит все сильнее, реактивность еще больше увеличивается. Это как если бы вы тушили пожар водой, а она вдруг сама начала испаряться и подбрасывать дрова в огонь.
Вот это и называется положительным температурным коэффициентом реактивности. В обычных условиях, когда реактор работает нормально, специальные стержни-поглотители (наши «пожарные») должны это компенсировать и не дать реакции разогнаться. Но в ночь с 25 на 26 апреля 1986 года реактор 4-го энергоблока ЧАЭС оказался в очень необычном, опасном режиме, и этот «эффект подбрасывания дров» сыграл роковую роль.
Полное незнание проектировщиками воздействия пара на мощность реактора оказалось самым главным несовершенством защиты. Тогда считалось, что в этом случае мощность должна упасть, а надежных расчетных программ и возможностей для лабораторных экспериментов не было. Лишь много позже практика показала, что пар дает такой скачок реактивности, причем за считаные секунды, что мощность увеличивается стократно, а медленные регулирующие стержни так и остаются на полпути в момент, когда атомный джинн уже вырывается из бутылки.
«Хорошо. Теперь я знаю, как работает ядерный реактор. Вы мне больше не нужны»[2].
Реакторы РБМК разработал в 60-х годах НИКИ энерготехники Минсредмаша СССР, а научное руководство осуществлял Институт ядерной энергетики им. Курчатова.
ЧАЭС стала третьей станцией, где установили такой тип реактора. До этого им «осчастливили» Курскую и Ленинградскую АЭС, явно из экономии. Ведь раньше в СССР, да и во всем мире, применяли реакторы, заключенные в корпуса из сверхпрочных сплавов, а РБМК такой защитой не обладал. Это позволило существенно сэкономить на строительстве – увы, за счет безопасности. К тому же топливо на нем можно было перезагружать без остановки, что тоже сулило немалую выгоду.
Реактор создали на основе военного, вырабатывавшего оружейный плутоний для оборонных нужд.
Проект имел врожденный порок в виде тех самых стержней, регулирующих цепную реакцию. Они слишком медленно вводятся в активную зону – за восемнадцать секунд, вместо трех необходимых. В результате реактор получает слишком много времени для саморазгона на мгновенных нейтронах, которые и призваны поглощать стержни. К тому же при строительстве ЧАЭС для экономии бетона на 2 метра уменьшили высоту подреакторного помещения, в результате чего длина стержней тоже уменьшилась – с 7 до 4 метров.
О возможных печальных последствиях тогда практически никто не задумывался, ведь идею абсолютной безопасности атомной энергетики продвигал сам А. П. Александров, глава Академии наук СССР. Никто из ученых не решался всерьез спорить с ним, и лишь в другом ведомстве нашлись люди, поставившие под сомнение компетентность проектировщиков и строителей будущей крупнейшей атомной станции. Речь идет, конечно же, о Комитете госбезопасности.
Одновременно со строительством ЧАЭС в Припяти развернулся городской отдел УКГБ. Делами на самом объекте занимался 3-й отдел 2-го Управления контрразведки. В его компетенцию входил сбор данных о строительстве станции, ее работе, сотрудниках и возможностях диверсионной деятельности вражеских разведок.
Первым документом отдела, располагавшего классными аналитиками, стала справка от 19 сентября 1971 года, в которой оценивались технические характеристики будущей ЧАЭС. В ней отмечалось отсутствие у Минэнерго Украины опыта эксплуатации подобных сооружений, низкий уровень подбора кадров, недостатки при строительстве. Тогда чекистов никто не стал слушать. В 1976 году киевское УКГБ направило спецсообщение руководству ведомства о «систематических нарушениях технологии проведения строительно-монтажных работ на отдельных участках строительства». В нем приводились убийственные данные: несвоевременно поставляется техническая документация от проектировщиков, сварные трубы Кураховского КМЗ полностью непригодны, но приняты руководством станции, бучанский кирпич для строительства помещений имеет прочность в 2 раза ниже нормативной, и т. д. Бетон для бака жидких радиоактивных отходов (!) уложили с нарушениями, грозившими утечкой, а его обшивка оказалась деформированной. Заканчивалось сообщение, как водится, несовершенством охраны от возможных диверсантов, которую доверили сплошь пенсионерам-вохровцам.
Всю стройку будущей станции буквально нашпиговали доносчиками, писавшими о любом ЧП или пренебрежении нормами строительства. Те «стучали» в городской отдел КГБ, возглавляемый капитаном Клочко, а чекисты отправляли подробные донесения по инстанции, в Киев.
В 2020 году украинские архивы были частично рассекречены и выложены в общий доступ. Их анализ показал: несмотря на особую опасность атомных станций, их строительство велось обычными советскими методами, с полным пренебрежением к СНиП (сборникам строительных норм) и технике безопасности.
Замена стройматериалов и их расхищение, низкое качество работ, тяжелые травмы работников – словно на поспешном возведении совхозного коровника бригадой пьяных шабашников.
Но «глас вопиющего чекиста» утонул в пустыне бездействия. Первый секретарь Компартии Украины и фактический хозяин республики Владимир Щербицкий на предупреждения Председателя КГБ УССР Виталия Федорчука реагировал весьма вяло, посылая на станцию очередную «дежурную» комиссию. Ну, ей-богу, не останавливать же стройку из-за того, что сварное оборудование наших югославских друзей из «Энергоинвеста» и «Джуры Джуровича» оказалось бракованным! А то, что при высоких температурах создается угроза аварии, – это ж еще доказать надо…
Вся эта скрытая от посторонних глаз борьба закончилась многостраничным секретным докладом Председателя КГБ Юрия Андропова в ЦК КПСС в 1979 году, но каких-то радикальных последствий он не вызвал. Станцию ввели в эксплуатацию в том виде, в каком она была готова, и дальнейшая работа велась по действующим на тот момент стандартам.
Тем временем в 1983–85 годах на ЧАЭС произошло 5 аварий и 63 отказа основного оборудования. А целая группа работников КГБ, предупреждавших о возможных последствиях, получила взыскания за «паникерство и дезинформацию». Последнее донесение датировано 26 февраля 1986 года, ровно за 2 месяца до аварии, о недопустимо низком качестве перекрытий 5-го энергоблока.
Шли предупреждения и со стороны ученых. Профессор Дубовский, один из лучших специалистов СССР по ядерной безопасности, еще в 70-х предупреждал об опасности эксплуатации реактора такого типа, подтвердившейся во время аварии на Ленинградской АЭС в 1975 году. В тот раз только случайность спасла Северную столицу от катастрофы.
Сотрудник Института атомной энергии В. П. Волков забрасывал руководство докладными о ненадежности защиты реактора РБМК и предлагал меры по ее совершенствованию. Руководство бездействовало. Тогда настырный ученый дошел до директора Института академика Александрова. Тот назначил экстренное совещание по этому вопросу, которое почему-то не состоялось. Больше обращаться Волкову было некуда, поскольку его всесильный начальник возглавлял тогда заодно и Академию наук, то есть считался высшей научной инстанцией. Еще одна отличная возможность пересмотреть систему безопасности была упущена. Уже позже, после аварии, Волков со своим докладом пробьется к самому Горбачеву и станет изгоем в своем Институте.
Сергей Лебедев, начальник смены 4-го реактора ЧАЭС – тот самый, при котором начинался злосчастный эксперимент 25 апреля, – сразу после аварии был направлен в НИКИЭТ, проектировавший РБМК-1000. По его словам, сказанным в интервью каналу «УрбанНаследие» в 2021 году, он был поражен тем, что в самом институте давным-давно знали о всех конструктивных недостатках их детища и были уверены в печальном исходе: «Они чуть ли не ставки делали, какой реактор первым рванет». Правда, никиэтовцы думали, что это произойдет на Курской АЭС…
Апофеозом творящегося бардака в отрасли и одновременно прекрасным показателем практики тотального замалчивания стала самая крупная авария, произошедшая на Чернобыльской станции за четыре года до катастрофы.
В 1982 году на первом энергоблоке ЧАЭС проводился плановый средний ремонт, завершение которого наметили на 13 сентября.
К 8 сентября основные работы закончились и начался пробный запуск реактора. Авария произошла 9 сентября между 17:00 и 18:00, когда реактор работал на тепловой мощности 700 МВт. В это время проводился пуск турбогенератора, а сотрудники цеха наладки и испытаний регулировали расход теплоносителя.
Внезапно разрушился технологический канал № 62–44. Из-за образовавшегося разрыва пароводяная смесь под высоким давлением начала размывать графитовую кладку, вынося радиоактивные элементы из поврежденной тепловыделяющей сборки.
Персонал, включая старшего инженера, не сразу осознал масштаб проблемы. Реактор заглушили лишь спустя 20–30 минут, что привело к серьезным повреждениям активной зоны. Ликвидация последствий заняла почти год, а участок вокруг канала № 62–44 остался непригодным для эксплуатации и мозолил глаза всем операторам долгие годы, вплоть до окончательной остановки реактора.
Расследование выдвинуло два возможных сценария:
1. Локальный скачок энерговыделения – аналогично аварии на Ленинградской АЭС в 1975 году. Такая же версия возникла и на ЧАЭС в 1986 году.
2. Прекращение подачи воды в канал – версия, связанная с человеческим фактором.
Комиссия, разумеется, склонилась ко второму варианту, возложив ответственность на инженеров ЦНиИ. По официальной версии, сотрудники, регулируя расход теплоносителя, полностью закрыли запорно-регулирующий клапан канала, что привело к перегреву и разрушению ТВЭЛов. Спустя годы главный конструктор реактора в своей книге указал, что персонал нарушил правила безопасности, убрав ограничительную планку, которая предотвращала полное закрытие клапана.
Поскольку расследование проводилось в атмосфере секретности, по итогам осталось множество странностей, так и оставшихся невыясненными.
1. Действия персонала – старший и другие операторы не замечали сигналов об аварии в течение 30 минут. Осталось неясным, как ремонтная бригада могла вручную управлять клапанами на работающем реакторе без согласования с оперативным персоналом.
2. Позиция УКГБ – органы госбезопасности не рассматривали версию диверсии или халатности, спустив все на тормозах, хотя действия сотрудников ЦНиИ формально подпадали под уголовные статьи.
3. Мнения участников – инженеры ЧАЭС, включая Н. В. Карпана, сомневались в официальной версии. Карпан отмечал, что бригада работала строго по инструкции, а ограничительные планки были установлены.
Главный же конструктор смягчил описание событий, избегая уголовного преследования персонала, в отличие от резкой критики операторов в 1986 году. Скорее всего, это вызвано попыткой избежать глубокого расследования. Так оно в итоге и получилось.
4. Альтернативная версия – научный руководитель проекта выдвинул третью причину: дефект канальных труб из-за изменения технологии производства на заводе-изготовителе.
Авария 1982 года осталась в тени катастрофы 1986-го, но стала важным прецедентом, выявив системные проблемы в управлении реакторами РБМК и координации между службами АЭС.
Несмотря на официальные выводы, многие вопросы остаются открытыми и по сей день. Отсутствие документальных данных и противоречивые свидетельства участников не позволяют однозначно определить первопричину. Известно только, что в результате радиационная обстановка на 1-м блоке ЧАЭС тогда резко ухудшилась из-за выбросов через вентиляционную трубу. Более 90 человек, работавших на реакторе, получили дозу от 0,5 до 2,5 рентгена, а ремонт и дезактивация зараженной территории длились около трех месяцев.
Однако руководству станции во главе с Виктором Брюхановым все удалось замять. Своей должностью поплатился лишь главный инженер. О той аварии среди персонала было принято переговариваться лишь шепотом, а за пределами города атомщиков о ней и вовсе никто не узнал.
Политика гласности была провозглашена Михаилом Горбачевым лишь зимой 1986 года, чем сразу же воспользовалась молодая журналистка Любовь Ковалевская. 27 марта в местной газете вышла ее статья «Не частное дело», мало кем замеченная. Это потом она произведет фурор на Западе и послужит доказательством неслучайности произошедших событий.
Автор с пылкостью, свойственной тем перестроечным годам, бичевал нерадивых поставщиков: «326 тонн щелевого покрытия на хранилище отработанного ядерного топлива поступило бракованным с Волжского завода металлоконструкций. Около 220 тонн бракованных колонн выслал на монтаж хранилища Кашинский ЗМК. Но ведь работать так недопустимо!»
Основную причину аварии Ковалевская увидела в процветавшей на станции семейственности и круговой поруке, при которой ошибки и халатность сходили начальству с рук. Ее, как водится, обвинили в некомпетентности и стремлении сделать себе имя. До проведения испытаний на четвертом блоке оставались считаные недели…