Спустя 35 лет после Чернобыльской аварии ученых обеспокоила угроза возобновления реакции деления внутри объекта «Укрытие». Об этом пишет авторитетное научное издание Science. Ранее реакцию деления внутри энергоблока провоцировала дождевая вода. Но и сейчас в реакторе, который теперь спрятан под Новым безопасным конфайнментом (НБК), эти процессы не прекращаются. Происходящее ученые сравнили с «тлеющими углями в мангале для барбекю». Решить проблему помогут роботы, а в случае успеха, опыт пригодится для ликвидации последствий на другой АЭС — Фукусиме. «Страна» публикует полный перевод статьи журнала Science
«Это как тлеющие угли в мангале для барбекю»
Спустя тридцать пять лет после взрыва Чернобыльской атомной электростанции в Украине в результате самой страшной ядерной аварии в мире, реакции деления снова протекают в урановых топливных массах, похороненных глубоко внутри искалеченного реакторного зала.
«Это похоже на тлеющие угли в мангале для барбекю», — говорит Нил Хаятт, химик-ядерщик из Университета Шеффилда. Теперь украинские ученые изо всех сил пытаются определить, исчезнут ли реакции сами по себе или потребуются чрезвычайные меры, чтобы предотвратить еще одну аварию.
Датчики отслеживают растущее количество нейтронов, сигнал деления, исходящий из одной недоступной комнаты, сообщил на прошлой неделе во время обсуждения демонтажа реактора Анатолий Дорошенко из Института проблем безопасности атомных электростанций (ИСПАЭС) в Киеве.
«Есть много неопределенностей. Но мы не можем исключить возможность [аварии]», — говорит Максим Савельев из ИСПАЭС.
Количество нейтронов растет медленно, говорит Савельев, предполагая, что у менеджеров есть еще несколько лет, чтобы придумать, как подавить угрозу. Любое решение, которое придумает он и его коллеги, будет представлять большой интерес для Японии, которая пытается справиться с последствиями собственной ядерной катастрофы 10 лет назад на Фукусиме, отмечает химик-ядерщик Нил Хаятт. «Это такая же опасность».
Угроза самоподдерживающегося деления и критическое состояние ядерных руин давно преследует Чернобыль. Когда 26 апреля 1986 года часть активной зоны реактора четвертого блока расплавилась, урановые топливные стержни, их циркониевая оболочка, графитовые регулирующие стержни и песок оказались на активной зоне и слились вместе в лаву. Она потекла в подвальные помещения реакторного зала и затвердела в образования, называемого «топливосодержащими материалами» (ТСМ), которые содержат около 170 тонн облученного урана — 95% исходного топлива.
Саркофаг из бетона и стали, названный Укрытием, возведенный через год после аварии для размещения останков четвертого блока, позволил дождевой воде просачиваться внутрь. Поскольку вода замедляет нейтроны и, таким образом, увеличивает их шансы поразить и расщепить ядра урана, сильные дожди иногда вызывали резкое увеличение количества нейтронов.
После ливня в июне 1990 года «сталкер» — ученый из Чернобыля, рискуя подвергнуться радиационному облучению, добрался к поврежденному реакторному залу, и распылил раствор нитрата гадолиния, который поглощает нейтроны, на ТСМ, который, как он и его коллеги опасались, мог стать критичным.
Спустя несколько лет завод установил спринклеры нитрата гадолиния на крыше «Укрытия». Но спрей не может эффективно проникнуть в некоторые подвальные помещения.
Чиновники предположили, что любой риск возникновения критичности исчезнет, когда в ноябре 2016 года над Укрытием появится массивный Новый безопасный конфайнмент (НБК).
Конструкция стоимостью 1,5 миллиарда евро должна была изолировать Укрытие, чтобы его можно было стабилизировать и в конечном итоге демонтировать. НБК также защищает от дождя, и с момента его установки количество нейтронов в большинстве районов объекта «Укрытия» было стабильным или снижается.
Но в некоторых местах они начали расти, почти вдвое увеличившись за 4 года в комнате 305/2, которая содержит тонны ТСМ, погребенных под завалами. Моделирование Института проблем безопасности атомных электростанций предполагает, что высыхание топлива каким-то образом делает нейтроны, рикошетирующие через него, более, а не менее эффективными при расщеплении ядер урана.
«Это правдоподобные и правдоподобные данные», — говорит Хаятт. «Просто непонятно, каков может быть механизм».
Угрозу нельзя игнорировать. Поскольку вода продолжает отступать, ученые опасаются, что «реакция деления ускоряется экспоненциально», — говорит Хаятт, что может привести к «неконтролируемому высвобождению ядерной энергии».
Невозможно повторить 1986 год, когда взрыв и пожар послали радиоактивное облако над Европой. Реакция неуправляемого деления в ТСМ может произойти после того, как тепло от деления испарит оставшуюся воду. Тем не менее, отмечает Савельев, хотя любая взрывная реакция будет сдерживаться, она может грозить обрушить нестабильные части шаткого Укрытия, заполнив НБК радиоактивной пылью.
Устранение недавно разоблаченной угрозы — непростая задача. Уровни радиации в 305/2 не позволяют подойти достаточно близко для установки датчиков. И распылять нитрат гадолиния на ядерные обломки здесь невозможно, так как они закопаны в бетон.
Одна из идей состоит в том, чтобы разработать робота, который сможет выдерживать интенсивное излучение достаточно долго, чтобы просверлить отверстия в ТСМ и вставить баллоны с бором, которые будут функционировать как управляющие стержни и поглощать нейтроны. Тем временем ИСПАЭС намеревается усилить мониторинг двух других областей, где ТСМ могут стать критическими.
Возрождающиеся реакции деления — не единственная проблема, с которой сталкиваются «хранители Чернобыля». Под воздействием интенсивной радиации и высокой влажности ТСМ распадаются, порождая еще больше радиоактивной пыли, что усложняет планы демонтажа Укрытия. Вначале формирование ТСМ под названием «Слоновья лапа» было настолько сложным, что ученым приходилось использовать автомат Калашникова, чтобы отбить кусок для анализа. «Теперь он более или менее имеет консистенцию песка», — говорит Савельев.
Украина давно намеревалась удалить ТСМ и сохранить их в геологическом хранилище. К сентябрю с помощью Европейского банка реконструкции и развития он планирует разработать для этого всеобъемлющий план. Но поскольку в Убежище все еще кипит жизнь, может быть труднее, чем когда-либо, похоронить беспокойные останки реактора.
