Чернобыль. История катастрофы

Первая проблема возникла в связи с положительным паровым коэффициентом – в случае потери охладителя этот недостаток делал советские водно-графитовые реакторы подверженными неуправляемой цепной реакции, что на РБМК усугубилось из-за попыток удешевить процесс[290]. Чтобы РБМК мог конкурировать со станциями на ископаемом топливе, его сконструировали для максимизации выработки электричества на урановом топливе. Но только после запуска первого энергоблока на Ленинградской АЭС один из разработчиков обнаружил, что воздействие положительного парового коэффициента тем выше, чем больше сгорает топлива; чем дольше реактор эксплуатировался, тем сложнее становилось им управлять. Подходил к концу очередной трехлетний эксплуатационный цикл, реактор останавливали на профилактическое обслуживание, а РБМК становился наиболее непредсказуемым. В конструкцию внесли изменения, но нестабильность сохранялась. Ни Александров, ни Доллежаль не хотели исследовать эти проблемы и даже вникать в них полностью – в результате в руководствах по эксплуатации реактора не было анализа безопасности парового коэффициента реактивности. Результаты экспериментов в Ленинграде показали существенные отличия между теоретически предсказанным поведением реактора и тем, как он работал на деле. Но конструкторы решили не изучать эти результаты слишком пристально. Даже когда началась полномасштабная промышленная эксплуатация, никто не знал, как РБМК поведет себя в случае крупной аварии[291].

Второй недостаток реактора происходил от его колоссального размера. РБМК был настолько велик, что реактивность в одной части ядра имела лишь слабое отношение к реактивности в другой[292]. Операторам приходилось управлять им не как одним блоком, а как несколькими реакторами в одном. Один специалист сравнил это с многоквартирным домом, где одна семья могла праздновать веселую свадьбу, а соседи справлять поминки[293]. Отдельные горячие точки реактивности могли появляться в глубине активной зоны, где их трудно было обнаружить[294]. Проблема была особенно заметна при пуске и остановке: когда реактор работал на малой мощности, системы, предназначенные для определения реактивности активной зоны, оказывались ненадежными. В эти критические периоды инженеры, сидевшие за пультами в зале управления, становились практически слепы к тому, что происходило в активной зоне. Вместо того чтобы снимать показания с приборов, им приходилось определять уровень реактивности активной зоны, используя «опыт и интуицию»[295]. Это делало запуск и остановку самыми напряженными и непредсказуемыми стадиями эксплуатации РБМК.

Третий недостаток таился в сердце системы аварийной защиты реактора – последней линии обороны в случае аварии[296]. Если операторы сталкивались с ситуацией, требующей экстренной остановки – например, с серьезной протечкой охладителя или неуправляемой реакцией, – они могли нажать кнопку аварийного глушения реактора, запустив последнюю стадию системы пятиступенчатого снижения мощности блока, известную под названием АЗ-5. Нажатие этой кнопки одновременно погружало в активную зону специальный комплект из 24 управляющих стержней из карбида бора, а также каждый из поднятых в это время автоматических или управляемых вручную стержней, заглушая цепную реакцию во всем реакторе. Однако механизм АЗ-5 не предусматривал резкую аварийную остановку[297]. Доллежаль и технологи из НИКИЭТ считали, что внезапное отключение электричества, вырабатываемого реактором, может быть разрушительным для работы советских энергосетей. Поэтому они разработали систему АЗ-5 только для постепенного снижения мощности реактора до нуля. Вместо использования специальных аварийных приводов система приводилась в действие теми же электрическими подъемниками, передвигавшими ручные стержни управления, которые операторы использовали в условиях нормальной эксплуатации для управления мощностью реактора. Начиная с полностью поднятого положения над реактором, стержням АЗ-5 требовалось от 18 до 21 секунды, чтобы целиком опуститься в ядро; конструкторы полагали, что медленная скорость стержней будет компенсирована их большим количеством[298]. Но в нейтронной физике 18 секунд – длительное время, вечность в ядерном реакторе с высоким положительным паровым коэффициентом.

Вдобавок к этому тревожному списку крупных конструктивных недостатков устройство реакторов страдало и от низкого качества работ, беды советской промышленности. Полный запуск ленинградского реактора № 1 был отложен почти на год после того, как топливные сборки застряли в своих каналах и их пришлось возвращать в Москву для повторных испытаний[299]. Клапаны и измерители потока воды на других РБМК, используемые для управления критически важным потоком воды в каждом из более 1600 заполненных ураном каналов, оказались ненадежными, и операторы в зале управления часто не имели представления, до какой степени охлаждается реактор и охлаждается ли вообще[300]. Аварии были неизбежны.