Развитие аварийной ситуации

25 апреля 1986 года ситуация развивалась следующим образом.

01 часов 00 минут – согласно графику остановки реактора на планово-предупредительный ремонт персонал приступил к снижению мощности аппарата, работавшего на номинальных параметрах.

13 часов 05 минут – при тепловой мощности 1600 МВт отключен от сети турбогенератор №7, входящий в систему 4-го энергоблока. Электропитание собственных нужд (главные циркуляционные насосы и другие потребители) перевели на турбогенератор №8.

14 часов 00 минут– в соответствии с программой испытаний срабатывает система аварийного отключения реактора. Поскольку реактор не может эксплуатироваться без системы аварийного охлаждения, его необходимо было остановить. Однако диспетчер «Киевэнерго» не дал разрешения на глушение аппарата, и реактор продолжал работать без СОАР.

23 часа 10 минут– получено разрешение на остановку реактора. Началось дальнейшее снижение его мощности до 1000…700 МВт (тепловых), как и предусматривалось программой испытаний. Но оператор не справился с управлением, в результате чего мощность аппарата упала почти до нуля. В таких случаях реактор должен глушиться. Но персонал не посчитался с этим требованием. Начали подъем мощности.

01 час 00 минут 26 апреля –персоналу, наконец, удалось поднять мощность реактора и стабилизировать ее на уровне 200 МВт (тепловых) вместо 1000…700, заложенных в программе испытаний.

01 час 03 минуты и в 1 час 07 минут– к шести работающим главным циркуляционным насосам дополнительно подключили еще два, чтобы повысить надежность охлаждения активной зоны аппарата после испытаний.

01 час 20 минут(примерно - по математической модели) – стержни автоматического регулирования (АР) вышли из активной зоны на верхние концевики. Оператор даже помогал этому с помощью ручного управления. Только так удалось удержать мощность аппарата на уровне 200 МВт (тепловых), но ценой нарушения строжайшего запрета работать на реакторе без определенного запаса стержней – поглотителей нейтронов.

01 час 22 минуты 30 секунд– по данным распечатки программ быстрой оценки состояния в активной зоне находилось всего 6…8 стержней. Это примерно вдвое меньше предельно допустимого, и опять реактор требовалось заглушить.

01 час 23 минуты 04 секунды– оператор закрыл стопорно-регулирующие клапаны турбогенератора №8. Подача пара в него прекратилась. Начался режим выбега. В момент отключения второго турбогенератора должна была бы сработать еще одна автоматическая защита по остановке реактора. Но персонал, зная это, заблаговременно отключил ее, чтобы, по-видимому, иметь возможность повторить испытания, если первая попытка не удастся.

В ситуации, возникшей в результате нерегламентированных действий персонала, реактор попал (по расходу теплоносителя) в такое состояние, когда даже небольшое изменение мощности приводит к увеличению объемного паросодержания, во много раз большему, чем при нормальной мощности. Рост объемного паросодержания вызвал появление положительной реактивности. Колебания мощности в конечном итоге могли привести к дальнейшему ее росту.

01 час 23 минуты 40 секунд – начальник смены 4-го энергоблока, поняв опасность ситуации, дал команду старшему инженеру управления реактором нажать кнопку самой эффективной аварийной защиты (АЗ-5).Стержни пошли вниз, однако через несколько секунд раздались удары, и оператор увидел, что поглотители остановились. Тогда он обесточил муфты сервоприводов, чтобы стержни упали в активную зону под воздействием собственной тяжести. Однако большинство стержней-поглотителей так и осталось в верхней половине зоны.

Ввод стержней, как показали позже специальные исследования, начавшийся после нажатия кнопки АЗ-5, при создавшемся распределении потока нейтронов по высоте реактора оказался неэффективным и также мог привести к появлению положительной реактивности.

Произошел взрыв. Но не ядерный, а тепловой. В результате уже названных причин в реакторе началось интенсивное парообразование. Затем произошел кризис теплоотдачи, разогрев топлива, его разрушение, бурное вскипание теплоносителя, в который попали частицы разрушенного топлива, резко повысилось давление в технологических каналах. Это привело к тепловому взрыву, развалившему реактор.

Снижение мощности реактора, как уже было сказано, началось в 01 час 00 минут 25 апреля. Затем этот процесс остановили по требованию диспетчера энергосистемы. И продолжение работ по снижению мощности вновь началось в 23 часа 10 минут.

Рассмотрим, какие опасные процессы происходили в активной зоне за эти 22 часа. Прежде всего необходимо отметить, что в ходе цепной реакции образуется целый спектр химических элементов. При делении ядер урана появляется йод, имеющий период полураспада около семи часов. Затем он переходит в ксенон-135, обладающий свойством активно поглощать нейтроны.

Ксенон, который иногда называют «нейтронным ядром», имеет период полураспада около десяти часов и постоянно присутствует в активной зоне реактора. Но при нормальной работе аппарата он частично выгорает под воздействие тех же нейтронов, поэтому практически количество ксенона сохраняется на одном уровне. А при снижении мощности реактора и соответственно ослаблении нейтронного поля количество ксенона (за счет того, что его выгорает меньше) увеличивается.

Происходит так называемое отравление реактора. При этом цепная реакция замедляется, реактор попадает в глубоко подкритичное состояние, известное под названием «йодной ямы». И пока она не пройдена, т.е. «нейтронный яд» не распадется, ядерная установка должна быть остановлена. Попадание аппарата в «йодную яму» происходит при провале мощности реактора, что и случилось на четвертом энергоблоке ЧАЭС 25 апреля 1986 года.

Ксенон понизил мощность аппарата, и для поддержания его «дыхания» потребовалось вывести из активной зоны большое количество стержней СУЗ, которые также поглощают нейтроны. Таким образом, стремление персонала, несмотря ни на что, провести эксперимент, вступило в противоречие с требованиями регламента.