Валерий Легасов: Высвечено Чернобылем

ТВС состоит из расположенных один над другим двух пучков тепловыделяющих элементов – ТВЭЛ, или твэл. ТВЭЛ в данном случае – это стержневой элемент, представляющий собой тонкостенную трубу, заполненную двуокисью урана в виде цилиндрических таблеток. Эта труба традиционно называется оболочкой ТВЭЛ. Для РБМК-1000 диаметр оболочки – 13.6 мм, толщина стенки – 0.9 мм. Труба герметически закрыта с обеих сторон заглушкам. С помощью дистанционирующих решеток и концевых элементов твэлы закреплены вокруг центрального несущего стержня. Твэлы и центральный стержень занимают примерно половину площади сечения трубы технологического канала. В пространстве между твэлами течет теплоноситель – кипящая вода.

Общая высота ТВС, включая штангу-подвеску, на которой она крепится – подвешивается – при установке в технологический канал, – 10 м с небольшим. Высота, занимаемая топливом верхнего и нижнего пучка ТВЭЛ, вместе с зазором между пучками – 7 м. Это и есть высота активной зоны, т. е. активная зона занимает 7 из 8 метров высоты графитовой кладки.

Ячейки (колонны), где расположены технологические каналы, т. е. ячейки, формирующие активную зону, образуют симметричный, близкий по форме к цилиндру, массив, вписывающийся в квадрат 12×12 метров. Поскольку вся кладка вписывается в габарит 14×14 метров, то активная зона окружена кольцом из 4-х рядов колонн, не содержащих ядерного топлива. Эти колонны выполняют роль бокового отражателя нейтронов, уменьшающего их утечку за пределы реактора.

Не все колонны-ячейки активной зоны содержат технологические каналы с ядерным топливом. Часть ячеек предназначена для размещения в них органов регулирования – стержней системы управления и защиты (СУЗ) реактора, выполненных из стали, куда добавлена присадка – бор, сильный поглотитель нейтронов. Но никак не из графита. Почему при описании поглощающих стержней в статьях про «реактор чернобыльского типа» нередко всплывает словосочетание «графитовые стержни», – об этом в конце.

Для размещения поглощающих стержней в графитовых колоннах также выполнены сквозные вертикальные тракты, и в этих трактах тоже установлены вертикальные трубчатые каналы из циркония. В первоначальной, дочернобыльской, версии проекта реактора РБМК эти каналы охлаждались потоком воды, заполнявшей все свободное сечение канала. Наличие воды создавало сопротивление движению стержней и снижало быстродействие аварийной защиты. Позже охлаждение стало выполняться пленкой воды, стекающей по внутренней стенке трубы. Регулирующие стержни разделены по выполняемой роли: часть из них действует от автоматических регуляторов мощности, часть – управляется с пульта вручную и часть – постоянно взведена над активной зоной и входит в активную зону по сигналу аварийной защиты.

Итак, активная зона реактора РБМК:

– занимает основной объем графитовой кладки и имеет форму, близкую к цилиндрической, с диаметром 12 м и высотой 7 м;

– выполнена из вертикальных колонн;

– в отверстиях большей части колонн установлены технологические каналы с ядерным топливом, и в меньшей части колонн – каналы со стержнями СУЗ;

– технологические каналы и каналы СУЗ образуют регулярную квадратную решетку с шагом 25 см.

Количество ячеек-колонн и во всей кладке, и в пределах активной зоны является постоянным для всех реакторов типа РБМК, но пропорция между числом технологических каналов и числом каналов СУЗ (и, соответственно, числом органов регулирования) по мере развития проекта несколько изменялась. Для реакторов РБМК 3-го и 4-го энергоблоков ЧАЭС проектом предусматривались 1661 технологический канал и 211 каналов СУЗ.

* * *

Как указал в своем докладе инспектор Госатомнадзора Александр Александрович Ядрихинский, для реактора РБМК-1000 был выбран такой шаг решетки, при котором достигалась наибольшая экономическая эффективность использования ядерного топлива – наибольшее количество энергии, получаемой с единицы массы топлива. И, что немаловажно, хороший баланс нейтронов позволял этот реактор использовать не как чисто энергетический, но и как двухцелевой – также для наработки оружейного плутония.

Почему реактор при этом оказался плохо управляемым, неустойчивым?