6.2. Причины аварии

Авария произошла на 4-м энергоблоке Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. примерно в 1 ч 23 мин по московскому времени. В результате произошло разрушение активной зоны реакторной установки и части здания 4-го блока, а также выброс значительной части накопившихся в активной зоне радиоактивных продуктов в атмосферу.

Причиной случившейся катастрофы явилось непредсказуемое сочетание нарушений регламента и режима эксплуатации энергоблока, допущенных обслуживающим персоналом. В результате этих нарушений возникла ситуация, в которой проявились существовавшие до аварии недостатки РБМК.

В конце апреля 1986 г. предполагалось остановить реактор 4-го энергоблока на планово-предупредительный ремонт. Перед остановкой были запланированы испытания одного из турбогенераторов в т.н. режиме выбега с нагрузкой собственных нужд блока. Суть эксперимента заключалась в моделировании ситуации, когда турбогенератор может остаться без подачи пара. Для этого был разработан специальный режим, в соответствии с которым при отключении подачи пара генератор за счет инерционного вращения ротора некоторое время продолжал бы вырабатывать электроэнергию, необходимую для собственных нужд, в частности, для питания главных циркуляционных насосов.

Качество программы испытаний, которая не была должным образом подготовлена и согласована, оказалось низким. В ней был нарушен ряд важнейших положений регламента эксплуатации. В частности, ею предписывалось отключение системы аварийного охлаждения реактора (САОР). Этого нельзя делать ни в какой ситуации. Однако это было сделано. Такие действия были обоснованы тем, что в ходе эксперимента могло произойти автоматическое срабатывание САОР, что помешало бы завершению испытаний в режиме выбега. В результате несколько часов реактор эксплуатировался без этого чрезвычайно важного элемента системы безопасности.

На первый взгляд планируемые испытания представляли собой чисто электротехническую проблему, т.к. предполагалась проверка работы не реактора, а турбогенератора, отключенного от пара. Реально же эти испытания непосредственно затрагивали работу реактора, т.к. предполагавшееся отключение энергоблока от пара с учетом последующих изменений параметров процесса могло привести к неконтролируемому введению положительной реактивности. В программе эксперимента не было указано, куда в ходе его проведения отводить излишки пара, т.к. для турбогенератора он уже не требовался. А увеличение паросодержания в каналах реактора неминуемо должно было привести к введению положительной реактивности и изменению режима охлаждения активной зоны. При этом, как уже говорилось, программа санкционировала отключение САОР.

Согласно восстановленному комиссией после аварии ходу событий, 25 апреля 1986 г. ситуация развивалась следующим образом.

В 1 ч 00 мин, в соответствии с графиком остановки реактора на планово-предупредительный ремонт, персонал приступил к снижению мощности аппарата, работавшего на номинальных параметрах. Однако этот процесс был приостановлен по требованию диспетчера энергосистемы.

В 14 ч 00 мин, в соответствии с программой эксперимента, была отключена САОР, что являлось грубейшим нарушением правил эксплутации реактора.

В 23 ч 10 мин от диспетчера было получено разрешение на остановку реактора, и началось дальнейшее снижение его мощности (тепловой) до 1000  700 МВт, как и предусматривалось программой эксперимента. Но оператор не справился с управлением, в результате чего мощность упала почти до нуля.

В 1 ч 00 мин 26 апреля персоналу наконец удалось поднять мощность реактора и стабилизировать ее на уровне 200 МВт (тепловых) вместо 1000  700, предусмотренных программой эксперимента.

Здесь следует отметить, что одним из продуктов деления, образующимся в ходе цепной реакции, является изотоп , имеющий период полураспада около 7 часов. Затем он переходит в , обладающий большим сечением поглощения тепловых нейтронов. Ксенон, который иногда называют "нейтронным ядом", имеет период полураспада около 9 часов и постоянно присутствует в активной зоне реактора. Но при нормальной работе аппарата он частично выгорает за счет поглощения нейтронов, поэтому количество ксенона практически сохраняется на одном уровне.

При снижении же мощности реактора и соответственно уменьшении потока нейтронов в активной зоне количество ксенона возрастает. Происходит так называемое "отравление реактора". При этом реактор попадает в глубоко подкритичное состояние, известное под названием "йодной ямы". Пока она не пройдена, т.е. пока "нейтронный яд" не распадется, реактор должен быть остановлен.

Именно это произошло на 4-м энергоблоке ЧАЭС в ночь с 25 на 26 апреля из-за снижения мощности реактора. Но, несмотря на категорическое требование регламента останавливать реактор в подобной ситуации, персонал произвел подъем мощности до 200 МВт. Для этого пришлось поднять в верхнее положение почти все поглощающие стержни. По данным распечатки программ быстрой оценки состояния на 1 ч 22 мин 30 с, в активной зоне находилось всего 6  8 стержней. Это количество было примерно вдвое меньше предельно допустимого, что также являлось грубейшим нарушением требований регламента.

В 1 ч 23 мин 04 с оператор закрыл стопорно-регулирующие клапаны турбогенератора №8, прекратив подачу на него пара. Начался режим выбега. В момент отключения турбогенератора должна была сработать еще одна система автоматической защиты, останавливающая реактор. Но персонал заблаговременно отключил и ее.

Действия персонала привели к увеличению объемного паросодержания в каналах, во много раз большему, чем при нормальной работе реактора. Рост паросодержания вызвал введение положительной реактивности, причем колебания мощности могли привести к ее дальнейшему росту. Реактор начал разгоняться.

В 1 ч 23 мин 40 с начальник смены 4-го энергоблока, осознав опасность ситуации, дал команду нажать кнопку аварийной защиты. Практически все стержни из верхнего положения пошли вниз, но через несколько секунд раздались взрывы. Ввод стержней из верхнего положения, как показали позже специальные исследования, из-за их конструктивных особенностей оказался неэффективным и привел дополнительно к введению положительной реактивности.

Оценки, проведенные специалистами после аварии, показали, что с уровня 0,07 от номинального мощность реактора возросла до пятикратного превышения номинального уровня. Это привело к необратимым изменениям в активной зоне, в частности, к нагреву всех элементов, образованию водорода, возгоранию графитовой кладки и взрывам образовавшегося водорода.

В плане сравнения различных аварий интересна точка зрения, сформулированная академиком В. А. Легасовым:

"Реакторщики, естественно, изучали все аварии на АЭС и, если было нужно, предпринимали дополнительные меры безопасности. Особенно после нашумевшей аварии на станции Тримайл-Айленд в США. Но не изучали, к сожалению, аварии в других отраслях промышленности. А ход событий на Чернобыльской станции, приведших к трагедии, ничем не напоминал ни одну из аварийных ситуаций на других АЭС, но был чрезвычайно, до деталей схож с тем, что произошло на химическом заводе в Бхопале (Индия) в 1984 г.

До деталей. У нас работа в ночь на субботу, там  в воскресенье. Здесь отключили аварийную защиту, там отключили играющие защитную функцию холодильники и абсорбер. Там была техническая неисправность задвижки, пропуск воды и, как результат, экспоненциально развивающаяся экзотермическая реакция при отключенных холодильниках, здесь  избыток пара и рост реактивности. Главное же в том, что и там, и тут персонал смог, имел технические возможности, несмотря на все запреты, отключить защитные устройства".