БЛОГ ВЧИТЕЛЯ БІОЛОГІЇ УСЕНКО ІРИНИ СЕРГІЇВНИ: квітня 2019

ДО НАЙКРАЩОГО УРОКУ ВЧИТЕЛЬ ГОТУЄТЬСЯ ВСЕ ЖИТТЯ

26 квітня 1986 року... Була весна – квітуча, напоєна запахами землі і нового життя. Ніхто не здогадувався, що ця весна назавжди чорними літерами буде вписана в історію нашого народу і людства, що про невелике місто Чорнобиль дізнається весь світ

Перша згадка про Чорнобиль датується 1193 роком, коли, за Іпатієвським літописом, князь Вишгородський Ростислав, син Великого князя Київського Рюріка, рушив походом з Чорнобиля в Тарциськ. Важко сказати, чому саме Чорнобилем було назване місто.

Історики думають, що це від слова «чорнобильник», як в давнину називали полин. І так само, як той гіркий полин, доля краю не була легкою. Але минало лихоліття, приходив мир, і знову щедра земля дарувала людям свої невичерпні багатства.

Відбудовувались села, піднімались церкви. Але ніколи ще раніше людина не зводила собі історичного хреста, на якому сама ж і була розп’ята. Таким хрестом став для України Чорнобиль. Скільки українців поклали на жертвенник своє здоров’я та життя! Скільки тих, хто назавжди залишив рідні домівки!

Безкраї простори колись родючої землі тепер порожні, забруднені, мертві…

Чорнобильська трагедія пройняла всі сфери життя – від академічної науки до побуту людського життя.

Але аварія в Чорнобилі – трагедія не тільки екологічна, вона показала неспроможність тодішнього уряду захистити свій народ, взяти на себе відповідальність за все, що сталося.

Колись звичайна географічна назва Чорнобиль набула багатогранного трагічного звучання…

Історична довідка. Чорнобильська АЕС (ЧАЕС) розташована в східній частині великого географічного регіону, іменованого білорусько-українським Поліссям, на березі ріки Прип'яті, що впадає в Дніпро, у 18 км від районного центра - м. Чорнобиль. У 112 кілометрах південніше Київ, а в 100 км на схід –місто Чернігів.

Безпосереднє місце, де знаходиться станція і містечко обслуговуючого персоналу називається місто Прип'ять. Воно на карті позначений червоною крапкою. Коричневе коло - це 30-ти кілометрова зона, у якій заборонене проживання і тривале перебування. У період 1987-88 років всі населені пункти в цій зоні були ліквідовані щоб виключити проживання в цій зоні людей.

До весни 1986 року на Чорнобильської АЕС діяли чотири енергоблоки. Кожен енергоблок складається з ядерного реактора і двох парових турбін.

Місцевість тут відрізняється відносно плоским рельєфом. Роботи зі спорудження станції були початі в 1970 році.

Для білорусько-українського Полісся характерна порівняно невисока щільність населення - приблизно 70 чоловік на квадратний кілометр. До аварії на ЧАЕС загальна чисельність населення в 30-ти кілометровій зоні навколо станції складала близько 100 тисяч чоловік.

Будівництво Чорнобильської АЕС велося чергами. Кожна з них уключала 2 енергоблоки, що мали загальні системи спеціального водоочищення і допоміжні спорудження на площадці. У їхній склад входять: сховище рідких і твердих радіоактивних відходів, відкриті розподільні пристрої, газове господарство, резервні дизель-генераторні електростанції, гідротехнічні й інші спорудження. Джерелом технічного водопостачання перших чотирьох енергоблоків є наливний ставок-охолоджувач площею 22 квадратних кілометра.

Передбачені також окремі насосні станції для 3-го і 4-го блоків. Мається резервне електропостачання від дизель - генераторів. Навіть неповне перерахування споруджень ЧАЕС говорить про тім, наскільки це був великий енергетичний об'єкт.

28 вересня 1977 року включений в електричну мережу 1-й турбогенератор. Чорнобильська АЕС дала країні першу електричну енергію. 24 січня 1978 року на електростанції вироблений перший мільярд кіловат-годин електроенергії.

21 грудня 1978 року здійснений пуск 2-го енергоблоку. 22 квітня 1979 року ЧАЕС виробила перші 10 мільярдів кіловат-годин електроенергії. 3 грудня 1981 року здійснений пуск 3-го блоку електростанції. 31 грудня 1983 року дав першу електроенергію 4-й енергоблок. 21 серпня 1984 року Чорнобильська АЕС виробила 100 мільярдів кіловат-годин електроенергії.

Таким чином, на 1 січня 1986 року потужність чотирьох блоків станції складала 4 мільйони кіловатів, що відповідало її проектної потужності.

Основні принципи роботи ЧАЕС. На Чорнобильської АЕС були встановлені ядерні реактори РБМК-1000. Реактор цього типу був спроектований більш 30 років тому і використовувався в СРСР на декількох електростанціях. Теплова потужність кожного реактора складає 3200 Мвт. Мається два турбогенератори електричною потужністю по 500 Мвт кожний (загальна електрична потужність енергоблоку - 1000 Мвт).

Паливом для РМБК-1000 служить слабко збагачена по урані-235 двоокис урану. У вихідному для початку процесу стані кожна її тонна містить приблизно 20 кг ядерного пального - урану-235.

Стаціонарне завантаження двоокису урану в один реактор дорівнює 180 тонн. Ядерне пальне засипається в реактор не навалом, а міститься у виді тепловиділяючих елементів - твелів. Твел являє собою трубку з цирконієвого сплаву, куди містяться таблетки циліндричної форми двоокису урану. Твели розміщають в активній зоні реактора у виді так званих тепловиділяючих зборок, що поєднують по 18 твелів. Ці зборки, а їх близько 1700 шт., містяться в графітову кладку, для чого в ній зроблені технологічні канали. По них же циркулює і теплоносій.

УРМБК це вода, що у результаті теплового впливу від ланцюгової реакції, що відбувається в реакторі, доводиться до кипіння, і пара, через технологічні магістралі подається на турбогенератори, що безпосередньо виробляють електроенергію. Круговорот води в реакторі здійснюється головними циркуляційними насосами. Їх вісім - шість працюючих і два резервних.

Сам реактор поміщений усередині бетонної шахти, що є засобом біологічного захисту. Графітова кладка укладена в циліндричний корпус товщиною 30 мм. Розмір активної зони реактора - 7м. по висоті і 12 м. у діаметрі. Весь апарат спирається на бетонну підставу, під яким розташовується басейн-барботер системи локалізації аварії.

Ланцюгова реакція і тепловиділення в реакторній зоні загалом протікають у такий спосіб: ядро урану під впливом нейтрона поділяється на два осколкових ядра. При цьому виділяються нові нейтрони. Вони у свою чергу викликають розподіл інших ядер урану.

Але не всі нейтрони беруть участь у ланцюговій реакції. Деякі з них поглинаються матеріалами конструкції чи реактора виходять за межі активної зони. Ланцюгова реакція починається тільки тоді, коли хоча б один з нейтронів, що утворилися, бере участь у наступному розподілі атомних ядер.

Ця умова характеризується коефіцієнтом ефективності розмноження (Кеф), що визначається як відношення числа нейтронів даного покоління до числа нейтронів попереднього покоління. При значенні цього коефіцієнта рівному 1 у реакторі відбувається ланцюгова реакція розподілу, що самопідтримується, постійної інтенсивності. Такий стан реактора називається критичним. При значенні Кеф менше 1 процес розподілу ядер урану буде загасаючим (підкритичний стан), а при Кеф більше 1 інтенсивність розподілу і потужність реактора будуть наростати (надкритичний стан).

Осколки атомних ядер, розлітаючись з великою швидкістю, взаємодіють з іншими ядрами і гальмуються у своєму русі. При втрати кінетичної енергії осколків і відбувається виділення тепла.

При перебуванні реактора в надкритичному стані наростання ланцюгової реакції відбувається некерованому режимі, що може привести до ядерного вибуху. Для регулювання швидкості протікання ланцюгової реакції застосовуються стрижні з матеріалів поглинаючих нейтрони - бористої чи сталі карбіду бора. Вони вводяться (чи виводяться) з активної зони реактора чи збільшуючи зменшуючи кількість нейтронів і відповідно чи прискорюючи сповільнюючи плин ланцюгової реакції.

Конструкторами РМБК-1000 передбачалося, що реактор повинний мати ряд проти аварійних систем. Це система керування і захисту реактора, що включає в себе 211 твердих стрижнів-поглиначів і апаратура контролю за рівнем і розподілом нейтронного потоку. Вона забезпечує пуск, ручне й автоматичне регулювання потужності, планову й аварійній зупинці реактора. Остання автоматично здійснюється по сигналах аварійного чи захисту при натисканні кнопки.

Крім того, на ЧАЕС минулому передбачені захисні системи на випадок якщо аварія усе-таки відбудеться. У випадку розриву труб контуру циркуляції теплоносія, уключалася система аварійного охолодження реактора (САОР), яка подавала воду з гідравлічних ємністей у технологічні канали для екстреного охолодження робочої зони реактора.

Конструктори і засоби інформації затверджували, що система аварійного захисту РМБК на Чорнобильської АЕС така, що в стані без утручання людини, тобто автоматично запобігти серйозні наслідки передбачених проектом відмовлень. Отже, будь-яка велика аварія, на їхню думку могла бути локалізована не приносячи відчутної шкоди здоров'ю людей, навколишньому середовищу. Однак подальші події довели м'яко говорячи неспроможність подібних тверджень.

Так що ж відбулося на Чорнобильської АЕС?

Хронологія аварії та її причини. День 25 квітня 1986 року на 4-м енергоблоці ЧАЕС планувався не зовсім як звичайний. Передбачалося зупинити реактор на планово-попереджувальний ремонт. Але перед заглушенням ядерної установці керівництво ЧАЕС планувало провести деякі експерименти.

Перед зупинкою були заплановані іспити одного з турбогенераторів станції в режимі вибігу з навантаженням власних нестатків блоку. Суть цього експерименту полягає в моделюванні ситуації, коли турбогенератор може залишитися без своєї рушійної сили, тобто без подачі пари. Для цього був розроблений спеціальний режим, відповідно до якого, при відключенні пари за рахунок інерційного обертання ротора генератор якийсь час продовжував виробляти електроенергію, необхідну для власних нестатків, зокрема для харчування головних циркуляційних насосів. Звернемося до хронології подій.... Отже 25 квітня 1986 року......

1ч. 00 хв. - відповідно до графіка зупинки реактора на планово- попереджувальний ремонт персонал приступив до зниження потужності апарата працюючого на номінальних параметрах.

13ч. 05 хв. - при тепловій потужності 1600 Мвт. відключений від мережі турбогенератор №7, що входить у систему 4-го енергоблоку. Електроживлення власних нестатків перевели на турбогенератор №8

14ч. 00 хв. - відповідно до програми іспитів відключається система аварійного охолодження реактора. Оскільки реактор не може експлуатуватися без системи аварійного охолодження, його необхідно було зупинити. Але дозвіл на глушіння апарата не було дано. І реактор продовжував працювати без системи аварійного охолодження (САОР).

23ч. 10 хв. - отриманий дозвіл на зупинку реактора. Почалося зниження його теплової потужності до 1000-700 МВТ відповідно до програми іспитів. Але оператор не справився з керуванням, у результаті чого потужність апарата упала майже до 0. У таких випадках реактор повинний глушитися. Але персонал не порахувався з цією вимогою. Почали підйом потужності.

1ч. 00 хв. 26 квітня - персоналу удалося підняти потужність до рівня 200 Мвт (теплових) замість покладених 1000-700.

1ч. 03 хв. - До шести працюючих насосів підключили ще два, для підвищення надійності охолодження реактора після іспитів.

1ч. 20 хв. - Для утримання потужності реактора з нього були виведені стрижні автоматичного регулювання, порушивши найсуворішу заборону працювати на реакторі без визначеного запасу стрижнів - поглиначів нейтронів. У той момент у реакторі знаходилося тільки шість стрижнів, що приблизно вдвічі менше гранично припустимої величини.

1ч. 23 хв. - Оператор закрив клапана турбогенератора. Подача пари припинилася. Почався вибіг турбіни. У момент відключення другого турбогенератора повинна була спрацювати ще одна система захисту по зупинці реактора. Але персонал відключив її, щоб повторити іспиту якщо перша спроба не удасться. У результаті виниклої ситуації реактор потрапив у хитливий стан, що привело до появи позитивної радіоактивності і розігріву реактора.

1ч. 23 хв. 40 сек. - керівник зміни 4-го енергоблоку зрозумівши небезпеку ситуації дав команду натиснути кнопку найефективнішого аварійного захисту. Поглинаючі стрижні пішли вниз, але через кілька секунд зупинилися. Спроби ввести їх у реакторну зону не удалися. Реактор вийшов з під контролю.

1ч. 23 хв. 44 сек. Потужність реактора різко збільшилася і приблизно в 100 разів перевищила проектну.

1ч. 23 хв. 45 сек. ТВЕЛи почали руйнуватися. У паливних каналах створився високий тиск.

1ч. 23 хв. 49 сек. Паливні канали стали руйнуватися.

1ч. 23 хв. Пішло два вибухи. Перший - через гримучу суміш, що утворилася в результаті розкладання водяної пари. Другий був викликаний розширенням пар палива. Вибухи викинули палі даху четвертого блоку. У реактор проникнув повітря. Повітря реагувало з графітовими стрижнями, утворити оксид вуглецю II (чадний газ). Цей газ спалахнув, почалася пожежа. Покрівля машинного залу зроблена з матеріалів, що легко пломеніють. (З тих самих, котрі використовувалися на ткацькій фабриці в Бухарі, що цілком згоріла на початку 70-х років. І хоча деякі працівники після випадку в Бухарі були віддані під суд, ці ж матеріали використовувалися при будівництві АЕС.)

8 з 140 тонн ядерного палива, що містять плутоній і інші надзвичайно радіоактивні матеріали (продукти розподілу), а також осколки графітового сповільнювача, теж радіоактивні, були викинуті вибухом в атмосферу. Крім того, пари радіоактивних ізотопів йоду і цезію були викинуті не тільки під час вибуху, але і поширювалися під час пожежі. У результаті аварії була цілком зруйнована активна зона реактора, ушкоджене реакторне відділення, деаераторна етажерка, машинний зал і ряд інших споруджень.

Були знищені бар'єри і системи безпеки, що захищають навколишнє середовище від радіонуклідів, що містяться в опроміненому паливі, і відбувся викид активності з реактора. Цей викид на рівні мільйонів кюрі в добу, продовжувався протягом 10 днів з 26.04. 86. по 06.05. 86., після чого упав у тисячі разів і надалі поступово зменшувався. По характері протікання процесів руйнування 4-го блоку і по масштабах наслідків зазначена аварія мала категорію позапроектної і відносилася до 7-ому рівня (важкі аварії) по міжнародній шкалі ядерних подій INES.

Уже через годину радіаційна обстановка в місті була ясна. Ніяких мір на випадок аварійної ситуації там передбачено не були: люди не знали, що робити. По всіх інструкціях і наказам, що існують уже 25 років, рішення про висновок населення з небезпечної зони повинні були приймати місцеві керівники. До моменту приїзду Урядової комісії можна було вивести з зони всіх людей навіть пішки. Але ніхто не взяв на себе відповідальність (шведи спочатку вивезли людей із зони своєї станції, а тільки потім почали з'ясовувати, що викид відбувся не в них).

На роботах у небезпечних зонах (у тому числі в 800 метрах від реактора) знаходилися солдати без індивідуальних засобів захисту, зокрема, при розвантаженні свинцю. Потім з'ясувалося, що такого одягу в них немає. У подібному положенні виявилися і вертолітники. І офіцерський склад, у тому числі і маршали, і генерали дарма бравірували, з'являючись поблизу реактора в звичайній формі. У даному випадку необхідна була розумність, а не помилкове поняття сміливості.

Водії при евакуації Прип'яті і при роботах по обвалуванню ріки також працювали без індивідуальних засобів захисту. Не може служити виправданням, що доза опромінення складала річну норму - в основному це були молоді люди, а отже, це позначиться на потомстві. Точно також прийняття для армійських підрозділів бойових норм - це крайня міра у випадку воєнних дій і при проході через зону поразки від ядерної зброї.

Такий наказ був викликаний саме відсутністю в даний момент засобів індивідуального захисту, що на першому етапі аварії були тільки в спецпідрозділах. Уся система цивільної оборони виявилася цілком паралізованою. Не виявилося навіть працюючих дозиметрів. Залишається тільки захоплюватися роботою і мужністю пожежного підрозділу. Вони запобігли розвитку аварії на першому етапі. Але навіть підрозділу, що знаходяться в Прип'яті, не мали відповідного обмундирування для роботи в зоні підвищеної радіації. Як завжди досягнення мети обійшлося ціною багатьох і багатьох життів.

Таким чином, можна коротко визначити шістьох основних причин аварії на 4-м енергоблоці:

Перше - зниження оперативного запасу радіоактивності, тобто зменшення кількості стрижнів-поглиначів в активній зоні реактора нижче припустимої величини.

Друге - несподіваний провал потужності реактора, а потім робота апарата при потужності меншої, чим було встановлено програмою іспитів.

Третє - підключення до реактора усіх восьми насосів з перевищенням витрат по ЦГН.

Четверте - блокування захисту реактора за рівнем води і тиску пари в барабані-сепараторі.

П'яте - блокування захисту реактора по сигналі відключення пари від двох турбогенераторів.

Шосте - відключення системи захисту, передбаченої на випадок виникнення максимальної проектної аварії, - системи аварійного охолодження реактора.

У результаті теплового вибуху який відбувся в реакторі відбулося руйнування активної зони реакторної установки і частини будинку 4-го енергоблоку, а також відбувся викид частини радіоактивних продуктів, що нагромадилися в активній зоні, в атмосферу.

Вибухи в 4-м реакторі ЧАЕС зрушили зі свого місця металоконструкції верха реактора, зруйнували всі труби високого тиску, викинули деякі регулюючі стрижні і палаючі блоки графіту, зруйнували розвантажувальну сторону реактора, підживлюючий відсік і частину будинку.

Осколки активної зони і випарних каналів упали на дах реакторного і турбінного будинків. Була пробита і частково зруйнований дах машинного залу другої черги станції. При вибуху частина панелей перекриття упала на турбогенератор №7 зашкодивши мастилопроводи й електричні кабелі, що привело до їхнього загоряння, а велика температура усередині реактора викликала горіння графіту.

Найбільшу небезпеку, зв'язану з аварією представляло те, що, руйнування реакторної зони викликало викид в атмосферу і на територію ЧАЕС великої кількості радіоактивних деталей, графіту, ядерного палива. Викид радіонуклідів (вид хитливих атомів, що при мимовільному перетворенні в інший нуклід випускають іонізуюче випромінювання - це і є власне радіоактивність) являв собою розтягнутий у часі процес, що складається з декількох стадій.

27 квітня 1986 року висота забрудненої радіонуклідами повітряного струменя, що виходить з ушкодженого енергоблоку, перевищувала 1200 метрів, рівень радіації в ній на видаленні 5-10 км. від місця аварії складали 1000 мілірентген у годину. Викид радіоактивності в основному завершився до 6 травня 1986р.

У першої годинник після аварії, коли ще не були точно визначені її розміри і вага, а також унаслідок недостатнього радіаційного контролю, частина облич, що працювали на найбільш небезпечних ділянках, одержали великі дози опромінення, а також опіки при участі в гасінні пожежі. Усім потерпілим була зроблена перша медична допомога. До 6 годинник ранку 26 квітня було госпіталізовано 108 чоловік, а протягом дня ще 24-х з число обстежених.

На основі діагностики променевої хвороби, 237 чоловік, у кого розвиток гострої променевої хвороби прогнозувалося з найбільшою імовірністю були терміново госпіталізовані в клінічні заснування Києва і Москви. Загальне число людей загиблих внаслідок аварії на Чорнобильської АЕС від опіків і гострої променевої хвороби на 1 січня 1988 року склало 30 чоловік, причому 28 - від променевої хвороби...