Кто угрожает России? Вызовы будущего

В реакторе РБМК-1000 в качестве замедлителя выделяемых ураном нейтронов используется графит, а теплоносителем служит вода. Реактор размещается в наземной бетонной шахте и опирается на бетонное основание, под которым находится бассейн-барботер. В качестве ядерного топлива используется слабообогащенная (2 %) двуокись урана. Стационарная загрузка топлива в один реактор составляет свыше 190 тонн. Каждая тонна ядерного топлива содержит примерно 20 килограммов ядерного горючего (урана-235). Ядерное топливо загружается в реактор в виде тугоплавких таблеток, помещенных в трубки из циркониевого сплава – в ТВЭЛах. Трубки устанавливаются в активной зоне в виде тепловыделяющих сборок (ТВС) объединяющих по 18 ТВЭЛов. Эти сборки (около 1700 штук) вводят в специальные вертикальные технологические каналы в графитовой кладке. По этим же каналам циркулирует вода, которая в результате теплового воздействия от происходящей в реакторе цепной реакции доводится до кипения. Пар через специальные коммуникации подается на турбину, которая вырабатывает электрическую энергию. По мере выгорания топлива кассеты с ТВЭЛами заменяются.

К моменту аварии активная зона реактора 4-го энергоблока ЧАЭС содержала 1659 кассет с ТВЭЛами. Радиоактивные продукты деления имели период полураспада от 2,35 суток (нептуний-239) и свыше 27 000 лет (плутоний-239).

В цилиндре активной зоны реактора имеются сквозные отверстия (трубы), в которых размещаются 211 стержней регулирования из бористой стали или карбида бора, поглощающих нейтроны, а также регулирующих изменение скорости нейтронного потока. По мере извлечения стержней из активной зоны (поднятия вверх) начинается цепная реакция и нарастание мощности реактора (чем выше извлечены стержни, тем больше мощность). Однако в любом случае количество опущенных в активную зону стержней должно быть не менее 28–30 (после Чернобыльской аварии установлено, что в нижнем положении должно находиться не менее 70 стержней).

На 25 апреля 1986 года была запланирована остановка 4-го энергоблока ЧАЭС для очередного планово-предупредительного ремонта. Во время таких остановок обычно проводятся различные испытания оборудования и непредусмотренные регламентом эксперименты. В тот раз целью одного из них была экспериментальная проверка возможности использования кинетической энергии ротора турбогенератора для обеспечения электропитания циркуляционных насосов до запуска аварийных дизель-генераторов в случае обесточивания собственных нужд. Дело в том, что в случае отключения внешних источников энергии (а станция тоже является потребителем энергии, не только ее производителем) происходит отключение питательных насосов (подающих холодную питательную воду в реактор) и главных циркуляционных насосов (обеспечивающих прокачку нагреваемой воды через активную зону), что мгновенно приводит к отсечению поступления пара в турбину. Несмотря на прекращение подачи пара, ротор турбины продолжает некоторое время вращаться по инерции, что позволяет, в принципе, генератору турбины давать электроток, которым можно поддерживать работу насосов, избежав таким образом их немедленного отключения. Подобный режим работы не был штатным для АЭС, не был отработан и нигде не применялся. Но он очень интересовал энергетиков и военных – ведь подобное отключение внешних источников питания вполне могло произойти в случае катастрофического развала энергосистемы, например, после ядерного удара. Кстати, проведение подобного эксперимента предлагалось многим атомным электростанциям, но из-за рискованности все отказывались. Руководство ЧАЭС согласилось. Больше того, аналогичные эксперименты, проведенные там в 1982, 1984 и 1985 годах, заканчивались неудачно – ожидаемый эффект не был достигнут из-за слишком быстрого падения тока возбуждения генератора и обусловленного этим снижения напряжения на шинах генератора. Однако вместо того чтобы отказаться от проведения сомнительного опыта, руководство ЧАЭС назначило новую серию испытаний, в которых предусматривалось устранение этого недостатка с помощью специального регулятора магнитного поля генератора.

Уже на стадии разработки программы эксперимента был допущен ряд грубейших ошибок. Так, испытания считались руководством ЧАЭС чисто электротехническими, не влияющими на ядерную безопасность реактора, поэтому не согласовывались с генпроектантом, главным конструктором и научным руководителем. Программой не только не были предусмотрены дополнительные меры безопасности, но даже снижены существующие штатные меры. Так, в ней предписывалось отключить систему аварийного охлаждения реактора на весь период испытаний (4 часа), поскольку считалось, что она может автоматически сработать и сорвать эксперимент.