Глава 16. Еще о Чернобыле

(неопубликованная на русском языке статья) Группа экспертов МАГАТЭ в 1986 г. выпустила доклад ИНСАГ-1 о причинахкатастрофы на ЧАЭС и через семь лет вышел их откорректированный докладИНСАГ-7. Семь лет - срок достаточный для изучения многих исследований исоставления собственного мнения. По выходу ИНСАГ-7 в журнале "NuclearEngineering" напечатана статья господина Д. Вэлли "Кто виноват вЧернобыльской аварии - зрелые размышления Международной КонсультативнойГруппы по ядерной безопасности" Попробуем оценить зрелость размышленияэкспертов. 1. О недогреве теплоносителя Уже восемь лет бытует ошибочное утверждение, что в связи с большимрасходом теплоносителя недогрев его на входе в активную зону уменьшился,кипение началось в самом низу активной зоны и, как следствие, возниклатеплогидравлическая неустойчивость. На ошибочность этого автор статьиуказывал еще в 1986 г., затем в письме на имя директора МАГАТЭ. /./. Доклад, п. 2.9. "Эти условия привели к началу кипения в нижнейчасти активной зоны или вблизи нее". Согласно Регламенту недогрев - разность температур воды вбарабан-сепараторах и на входе в активную зону. Он действительно уменьшаетсяпри увеличении расхода, но при этом возрастает давление на входе в активнуюзону и, соответственно, температура кипения (рис. 1, Приложение 3). Прималой мощности реактора кипение вообще начинается за пределами активной зоныв трубах ПВК, постепенно опускаясь с увеличением мощности. И чем большерасход, тем выше граница начала кипения. Конкретно 26 апреля при мощностиреактора 200 МВт (мощность канала в центральной части активной зоны порядка160 МВт) кипение начиналось в самом верху зоны (табл. 1 и рис. 2, Приложение3). 1.2. Доклад, п. 5.2.3. "Реактор эксплуатировался в режиме кипениятеплоносителя в активной зоне и в то же время с незначительным или нулевымнедогревом на всасе насосов и на входе в активную зону. Такой режим сам посебе мог привести к разрушительной аварии,... учитывая положительныеобратные связи по реактивности реактора РБМК". Реактор эксплуатируется только в кипящем режиме и согласно Регламентудопускает работу с малым, вплоть до нулевого, недогревом, смотри Регламент,глава 9. Это условие обязательное, поскольку избежать таких режимов нельзя впринципе - они возникают при любом подъеме мощности, при снижении давления всепараторах. Интересная позиция экспертов - объяснить персоналу разрушительноедействие положительной обратной связи. Хорошо (операторы будут знать, почемупогибли, покалечены), но лучше, чтобы реактор отвечал нормам проектирования.Если реактор взрывается в режиме, избежать которого нельзя, то ответ один -запрет эксплуатации. Что тут объяснять? 26 апреля недогрев был примерно один градус, и давление медленнонарастало (табл. 2, Приложение 3). 2. О работе ГЦН 2.1. Эксперты реанимировали давно отвергнутую версию о срыве насосов.Не было срыва циркуляции: - если при снижении давления насосы не срывало, то почему бы этопроизошло при росте давления? - системой контроля зарегистрирована исправная работа насосов вплоть дорезкого скачка мощности; - насосы, запитанные от "выбегающего" генератора, сорвать никак немогло - нет причин; - однако первыми отключились именно "выбегающие" насосы (см. ИНСАГ-7,Приложение I, табл. I-I), затем - запитанные от резерва. Это указывает, чтопричиной прекращения подачи теплоносителя стал резкий наброс мощности. Есть и еще доводы, однако, если экспертам этого недостаточно, то ужничем их не убедишь. 2.2. Тот реактор действительно взрывался при срыве ГЦН. А это моглобыть при разрыве паропроводов, при открытии и непосадке главныхпредохранительных клапанов, при МПА... Но винить в этом нужно толькоавторов реактора. Чтобы закончить о ГЦН, остановлюсь: 2.3. Доклад, п. 2.8. "Более того, поскольку температура теплоносителяна участке от циркуляционных насосов до входа в активную зону изменяетсянезначительно, при весьма малом недогреве, температура внутри насосов и навсосе в них близка к точке кипения". Какое-то странное объяснение прямого и ясного: температура на всасенасосов приближается к точке кипения при большом расходе теплоносителя из-заменьшего расхолаживания его питательной водой и увеличения потери напора вопускном тракте (см. рис. 1, Приложение 3). 2.4. Доклад, п. 2.9. "После отключения турбины работа запитанных отнее насосов начала замедляться, поскольку скорость вращения турбиныснижалась и падало напряжение связанного с ней генератора. Понижающийсярасход через активную зону вызывал повышение паросодержания в активной зонеи обусловил появление первоначальной положительной обратной связи пореактивности, которая, по крайней мере отчасти, была причиной аварии". Снижение расхода на 10 % за 36 с выбега вызвало рост реактивноститакой, с которым АР успешно справляется. Никакого увеличения мощности небыло. Достаточно посмотреть график мощности, предоставленный в МАГАТЭ в 1986г. Об этом же сказано в Приложении I, п. 1-4. 6. 2. (ИНСАГ-7). - Если мало, то попросили бы члена группы Е. Бурлакова и он представилбы расчет от 1986 г. своего сотрудника А. Апресова (см. табл. 2, Приложение3). За время выбега плотность теплоносителя изменилась на 6 кг/м 3 (табл.2, Приложение 3), что дает рост реактивности порядка 24*10 -6 в реальныхусловиях скорость изменения реактивности бывает в несколько раз больше. Так в принципе верная мысль без учета фактических данных и хотя быэлементарных расчетов ведет к необоснованным (ложным) выводам. Таким образом, вопросы о недогреве теплоносителя, о срыве и выбеге ПЩ,равно и сам вопрос о выбеге ТГ, к аварии отношения не имеют. Если бы в самыйпоследний момент отказались проводить эксперимент, то результат был бы тотже. Как теперь ясно, ранее не раз были на грани катастрофы: вслед засрабатыванием A3 были случаи выпадения сигналов АЗМ и АЗС. Их не должно быть, посчитали ложными не сумев осмыслить. А это были фактические набросы мощности, вызываемые A3, не отмеченныесамописцем СФКРЭ из-за инерционности используемых серебряных датчиков. Асигналы АЗМ и АЭС успевали выпадать, поскольку работают от менее инерционныхионизационных камер, но самопишущего прибора от них не было. Сравните с 26апреля: в 23 мин 40 с кнопкой сброшена A3, через 3 с выпали сигналы АЗМ иАЗС. Здесь уместно высказать следующее: в Приложении II, глава Н-2. 5. 3.(ИНСАГ-7) сказано, что одна из расчетных моделей не воспроизводит такогоразгона реактора, когда на третьей секунде от момента сбрасывания АЗ-5появляются сигналы, превышающие уставки по мощности и скорости еенарастания. Возможно, но рассматривать надо не три, а почти четыре секунды,поскольку дискретность фиксации - одна секунда. Тогда (см. рис. 16.1), нетпротиворечий. Для пояснения сказанного: между двумя событиями 1994 и 1995гг. промежуток времени может быть и два часа и два года без двух часов. 3. Оперативный запас реактивности Авторы реактора, а с ними и эксперты МАГАТЭ, по нарастающей присваиваютпараметру ОЗР одну функцию за другой: 3.1 Возможность маневрировать мощностью. 3.2 Компенсация выгорания топлива. Это естественные для всех реакторов функции, они оговорены в книгах и вправилах. 3.3 Регулирование энерговыделения по объему реактора. Тоже вроде бы естественная функция исходя из "непрерывного" режимаперегрузки топлива и больших размеров, хотя РБМК - не единственный большойреактор. 3.4 Гарант работоспособности защиты реактора. Причем ограниченияналагают не по максимуму, что было бы естественно, а по минимуму (?). 3.5 Работоспособность обеспечивается не только при определенном ОЗР, ноеще должна соблюдаться некая конфигурация стержней. А вот это уже абсурд, нарушение всех норм проектирования. Конструкторыдопустили явную ошибку в конструкции стержней, когда при движении в однусторону они вносят реактивность разного знака. Сразу после аварии стержнибыли признаны негодными всеми, включая авторов, но, удивительно,конструкторы нашли поддержку экспертов. Доклад, п. 5.1. "Положительный выбег реактивности мог произойти тольковследствие особого положения стержней СУЗ". Таких "особых положений" множество, а выбег реактивности произошелтолько вследствие ошибочной конструкции стержней. При нормальной конструкцииникаких "особых положений" нет и быть не может. Вопрос - зачем экспертампонадобилось защищать давно отвергнутое? И, наконец, еще одна функция - соблюдение в предельных рамках паровогокоэффициента реактивности. Доклад, п. 4.2. "При обсуждении сценария оказалось, что операторам,по-видимому, неизвестно о другой причине важности ОЗР, которая заключается втом, что он может сильно влиять на паровой и мощностной коэффициенты". Да, персонал не знал - откуда ему это узнать, если авторы реактора незнали. А. Абагян, Ю. Черкашов и другие "по забывчивости" не рассказали,когда им это стало известно. Здесь изменение ОЗР происходит за счет отравления реактора, т.е.появление ксенона компенсируется извлечением стержней. Однако равносильновлияя на коэффициент размножения, действие на паровой коэффициент оказываютне одно и то же. И это отнюдь не очевидно. Все же оценим эффект. Регламентом определена величина ОЗР от 30 до 15стержней. Снижение до 15 стержней в вину операторам ставить нельзя, да иработать иначе невозможно. Операторы просмотрели (смотреть не по чему)снижение ОЗР до восьми стержней. Итого, на их совести 7 стержней. В статьеН. Лалетина (журнал "Атомная Энергия". 1993. Т. 74. Вып. 3) изменение ОЗР на25 стержней изменяет паровой эффект на 0,5 %. Следовательно, семь стержнейдобавили 0,14 %. Плохо, но фатальную роль сыграла не эта добавка, асуществовавший паровой эффект реактивности 2,5...3,0%. Чтобы понять это,вовсе не надо быть в ранге международных экспертов. После аварии в активной зоне разместили 80 ДП (по влиянию на паровойэффект реактивности ДП равносилен стержню СУЗ). Но и 80 ДП мало, а большеразмещать нельзя, поскольку они устанавливаются в технологических каналах ипотому уменьшается число ТВС. Только от нужды увеличили ОЗР до 43...48стержней с ограничением снижения запаса до 30, не менее. Для работы такойзапас не нужен, да и запрещено оператору его использовать, в егораспоряжении, как и до аварии, 15 стержней. Большая реактивность,компенсируемая оперативными органами, - довольно странный метод повышениябезопасности. Загадочные дела с реактором РБМК. До аварии он былединственным в мире реактором, особо ядерно-опасным при малом запасереактивности. 4. Паровой коэффициент реактивности Как в докладе экспертов, так и в других документах говорится о паровомкоэффициенте реактивности, в то время как говорить надо о паровомкоэффициенте недопустимой величины. Оказывается, после аварии наЛенинградской АЭС в 1975 г. Научно-техническим советом Минсредмаша былоприня- Небольшой комментарий к рисунку. Кривая 1 не обеспечивает безопасность - выбег реактивности приизменении плотности до 0,4 г/см 3 составляет 2? эфф. Ошибка та же, что ипри изменении реактивности, компенсируемой стержнями СУЗ, - рассматриваютсятолько крайние состояния. Кривая 2 поименована - действительная зависимость в момент аварии 26апреля. Иезуитский прием - не ложь и не правда. Такой паровой эффект был навсех реакторах РБМК и не только 26 апреля. Кривая получена за несколько летдо аварии сотрудником ИАЭ В. Ивановым и подтверждена измерениями после.Руководство Иванову не поверило. Понимали, что грозит взрывом, но непроверили ни расчетом, ни экспериментом. Вот так. Можно спросить, почемуИванов не кричал? Кричал там один, В.П. Волков, так его быстро доинвалидности довели. Нечистыми приемами пользуются и эксперты. 4.1. Доклад, п. 4.2. "В условиях аварии паровой коэффициент возрос дотакой степени, что он стал преобладать над другими компонентами мощностногокоэффициента, и сам мощностной коэффициент сделался положительным". Смысл фразы - 26 апреля был какой-то особый режим, ну, а кто егоосуществил - понятно. Операторы сделали положительным мощностнойкоэффициент, поскольку ОЗР был 8 стержней. Так ли? Может, как и в 1986 г., уэкспертов не было информации? Была. На стр.45 Приложения! к докладу ИНСАГ-7 читаем: "Вторые поколения АЭС сРБМК с самого начала загружались топливом с обогащением 2% по урану-235,однако и при этом обогащении по мере роста выгорания до значения 1 100... 1200 МВт сут/ТВС и при регламентном оперативном запасе 26...30стержней РРвеличина парового коэффициента становилась близкой к +5? эфф. Близкиезначения выгорания были на 4-м блоке ЧАЭС перед аварией". И далее - притаком паровом коэффициенте мощностной коэффициент равен +0,6? эфф /МВт примощности более 50 %. При меньшей мощности он тем более положителен. 4.2. В упомянутой выше статье Н. Лалетина отмечено: "Важно, что дляравномерно выгоревшей зоны паровой эффект примерно в два раза больше, чемдля зоны с таким же средним выгоранием, но распределенным по топливнымканалам от нулевого до примерно удвоенного среднего значения. Рис. 16.2. Зависимость реактивности р от плотности теплоносителя?. 1- проектные расчеты; 2 - действительная зависимость в момент аварии 26апреля 1986 г.; 3 - современное состояние после внедрения мероприятий. Отсюда следует, что состояние реактора в конце переходного периода,когда удалены все дополнительные поглотители, опаснее состоянияустановившихся перегрузок, хотя они и совпадают по среднему выгоранию". (Припервоначальной загрузке реактора свежими ТВС для погашения избыточнойреактивности в зону загружается порядка 240 ДП). Активная зона 4-го блока находилась именно в конце переходного периода:1 ДП, 1 незагруженный канал, 1 659 кассет со средним выгоранием 1 180 МВтсут/ТВС. Основная часть ТВС (75 %) представляла собой сборки первой загрузкис выгоранием 1 150... 1 700 МВт сут/ТВС. Можно сказать, что паровой эффект был больше +5? эфф, хотя и этоговполне достаточно для взрыва. И вопрос экспертам - операторы "сделали" положительным быстрыймощностной коэффициент или проектанты? 4.3. Доклад, п. 2.1. "Поэтому, хотя паровой коэффициент реактивности иизменялся в широком диапазоне от отрицательных до положительных значений взависимости от состава активной зоны и рабочего режима реактора, быстрыймощностной коэффициент в нормальных эксплуатационных условиях оставалсяотрицательным. Во время аварии как паровой, так и мощностной коэффициентыреактивности оказались положительными". Если не для оправдания проектантов, то зачем вообще эта фраза? Согласно Регламенту нормальными эксплуатационными режимами считалисьвсе уровни мощности от минимально-контролируемого до номинала, и времяработы нигде не ограничивалось. Если эксперты хотели сказать, что мощностной коэффициент оставалсяотрицательным при номинальной мощности, то верно, но явно недостаточно.Нормы проектирования требуют этого при всех эксплуатационных и аварийныхрежимах. 5. Еще замечания по докладу ИНСАГ-7 5.1. Доклад, п. 4.1. "Аварийный останов реактора перед резким скачкоммощности, приведшим к разрушению реактора, безусловно, мог явиться решающимфактором, способствующим этому". То есть, эксперты говорят, что должен был произойти скачок мощностиреактора и персонал то ли предвидел это, то ли случайно перед скачкомсбросил защиту, чем ускорил или даже предопределил катастрофу. Это новое. Почему эксперты не высказали причины предстоящего скачкамощности, хотя бы предположительно? Ни одна комиссия причин не нашла. Автор статьи, как очевидец, утверждает: кнопка защиты нажата вспокойной обстановке. Есть также свидетельства очевидцев Г. Метленко и А.Кухаря. В Приложении I, п. 1-4.9., к ИНСАГ-7 сказано, что комиссия не нашлапричин сброса A3. Причина сброса защиты одна - желание остановить реактор поокончании работы. Сброс защиты не "способствовал" разрушению реактора, а вызвал его. 5.2. Доклад, п. 4.1. "Разрушение топливного канала явилось бы причинойрезкого локального возрастания паросодержания вследствие превращения в партеплоносителя; это привело бы к локальному росту реактивности, которыйвызвал бы появление распространяющегося эффекта реактивности". "Ловушек" для персонала тот реактор имел много более, чем экспертыназвали. Разрыв канала (одного, двух) к ним не относится. При разрыве канала количество воды в зоне увеличится и не имеетзначения - в виде пара или жидкости. Кроме того, вода охладит графит. Обепричины приведут к снижению реактивности. 5.3. Доклад, п. 5.2.1. "Заявлялось, что длительная эксплуатацияреактора на уровне мощности ниже 700 МВт запрещена. Это заявлениеосновывалось на неправильной информации. Такое запрещение должно былосуществовать, однако в тот момент его не было". Тот реактор "успешно" взрывался и при 700 МВт. Для него не былобезопасного уровня мощности. Был только более или менее опасный. С другойстороны, реактор, отвечающий нормам проектирования, в таком ограничении ненуждается. Никакого технического обоснования безопасности при мощности выше 700МВт нет. А приняла она прямо-таки мистический характер (заставив на весь мирврать академиков и докторов) только для обвинения персонала. Уровень в 700 МВт при составлении программы устанавливал автор даннойстатьи, исходя из побочных соображений. В момент составления программыпредполагалось, что будем проверять главные предохранительные клапана, длячего необходима значительная мощность - пропускная способность одногоклапана 725 т пара в час. Поскольку выполнение программы выбега ТГ былоотнесено на самый конец (из-за подключения большинства механизмов нарезервное питание - это и есть меры безопасности, в отсутствии которыхкритикуется программа) и реактор при этом глушился, то, чтобы не ждатьснижения мощности, был записан уровень при предполагаемой предшествующейработе. После непланированного провала мощности реактора автор же статьи принялрешение ограничиться подъемом до 200 МВт ввиду достаточности, а не из-заневозможности. Разве не ясно, что при положительном быстром мощностномкоэффициенте препятствий для подъема мощности нет? Конечно, при принятии решения учитывалось, что 200 МВт обычнаяразрешенная Регламентом мощность. 5.4. Нельзя сказать, что аварийные ситуации и данные по эксплуатации неанализировались. Так, после аварии на первом блоке Ленинградской АЭСкомиссия (Е. Кунегин и другие) выдала в 1976 г. рекомендации: - снизить паровой коэффициент; - изменить конструкцию стержней СУЗ; - создать быстродействующую A3. Аналогично было и при обнаружении внесения защитой положительнойреактивности. В декабре 1984 г. даже был разработан технический проект новыхстержней. Были и другие предложения. Однако все это решительно игнорировалось руководством, включая иэкспертов МАГАТЭ Ю. Черкашова, В. Сидоренко, А. Абагяна. Этим, господин Д.Вэлли, и объясняется, почему столь мало пользы оказалось от включения всостав экспертов высоких должностных лиц, хотя в их руках техника,вычислители, характеристики реактора... Ввиду игнорирования руководством темы РБМК как первоначально заложенныхв проекте, так и выявляющихся в процессе эксплуатации явно опасныхфизических характеристик, реактор РБМК был обречен взорваться. 6. Причины аварии Реактор не отвечал требованиям более трех десятков статей нормпроектирования - более чем достаточно для взрыва. Можно по-другому: реактор перед сбросом защиты был в состоянии атомнойбомбы и нет ни единого даже предупредительного сигнала. Как об этом могузнать персонал - по запаху, на ощупь? 26 апреля авария произошла в результате совместного действия A3 из-заошибочной конструкции ее стержней и положительного быстрого мощностногокоэффициента реактивности. В других ситуациях каждый из этих факторов вотдельности мог привести к аварии. О стержнях СУЗ нет смысла говорить, все достаточно ясно. А вот о мощностном коэффициенте надо. Прежде всего есть смысл посчитатьпаровой эффект в связи со статьей Н. Лалетина (см. п. 4.2.). Реактор РБМК наиболее опасен был на уровнях мощности примерно до 40 % взависимости от расхода теплоносителя из-за большого положительного быстрогомощностного коэффициента. Изменение плотности теплоносителя, а с ней иреактивности, отнесенное к единице мощности, на меньшем уровне еесущественно больше, чем вблизи номинала (см. рис. 4, Приложение 3). Конечно,изменение реактивности ставить в прямую зависимость от плотности нельзя, нохарактер останется тем же. Ни в каких документах по реактору об этом до аварии не было написано.Лишь после нее началось изучение и на низких уровнях мощности, смотри,например, отчет ИАЭ инвентарный номер No ЗЗР/1-1007-90 от сентября 1990 г. После всех принятых мер по снижению парового коэффициента реактивностидо 0,8? эфф мощностей коэффициент при 200 МВт стал минус 6*10 -7? эфф /МВт.Каким он был при паровом коэффициенте +5? эфф? Причем, вопреки утверждениямэкспертов, большая опасность при меньшем расходе теплоносителя. 7. Действия персонала Прежде, чем говорить о вине персонала, вдумайтесь - реактор взорванаварийной защитой*. Если господин Д. Вэлли вывод о несправедливости обвинения персоналасделал на основе анализа фактического материала приложений к докладу, то онправ. Из самого доклада экспертов этого никак не следует. Скорее наоборот. Например, в 1986 г. В. Легасов и А. Абагян не сообщили факт внесения A3положительной реактивности из-за явной его одиозности. Эксперты пишут, чтоесли бы знали, то вывод был бы другим. Узнали и сделали вывод -фактическиобвинили персонал в сбросе защиты, смотри п. 5.1. статьи. Такого не делалидаже во времена самого оголтелого обвинения персонала. В п. 6.6. доклада эксперты пишут: "И все же ИНСАГ по-прежнемупридерживается мнения о том, что критические действия персонала были восновном ошибочными". Теперь представим себе реактор, отвечающий нормам проектирования. Какиедействия операторов ошибочные, критические? Как и почему операторы обязаныбыли скомпенсировать неизвестные им ошибки проекта? Только отсутствие законных оснований для обвинения персонала заставилов 1986 г. В. Легасова и А. Абагяна прибегнуть к явной лжи. Ну, с нимипонятно. Удивительна готовность, с какой эксперты подхватили ее и выступилив роли прокурора. Перед всем миром обвиняют людей в нарушении документов,которых сами даже не видели. Повязанные первым докладом, эксперты во второмвынуждены держать линию. ИНСАГ-7, как и первый доклад, неточно и просто ошибочно трактуетсобытия, процессы, а в принципе верные положения тенденциозностью изложениядоводит до ложных. Положительную роль играть не может. За публикацию Приложений I и П экспертов надо поблагодарить.Фактический материал в них верный, для специалистов, безусловно, ценный. Нос выводами и оценочными суждениями надо быть осторожным. Так, в ПриложенииП: "Данные характеристики реакторной установки... обеспечивали надежную иэффективную работу РБМК во всех регламентных режимах и безопасность длявсего перечня проектных аварий в соответствии с утвержденной проектнойдокументацией". Что неверно, это и говорить нечего. Только для порядка: - в перечень не включил и чист проектант? - при МПА реактор взрывался. Бывший зам. главного инженера Анатолий Дятлов Украина, Киев, 1995 г