Выдержит ли атомная электростанция артобстрел, падение самолета или мощное землетрясение?

Атомная электростанция — особо опасный, технически сложный и уникальный объект. Именно так гласит градостроительный кодекс РФ, а крупнейшие аварии на Чернобыльской АЭС и Фукусима-1 прямо говорят о том, что шутки с атомной энергетикой плохи. Но ситуация вокруг Запорожской АЭС и сопутствующая паника в СМИ снова подняли вопросы безопасности атомного объекта.

Мирный атом

Фото: Wikimedia / Александр Ситенький / CC BY-SA 3.0

«Пусть атом будет рабочим, а не солдатом», — так гласит в переводе с украинского языка легендарная надпись на 9-этажном доме в Припяти. И правда, без «мирного» атома представить современную мировую энергосистему сложно, хотя на долю атомных электростанций (АЭС) приходится в среднем до 11% от общего числа выработанных МВт.

Лидером по количеству энергоблоков является США — 98 реакторов производят до 20% всей электроэнергии в стране. Следом идет Франция (58 и 72% соответственно), Китай (48 и 5%), Япония (38 и 7,5%). В России энергоблоков 39 штук, а вырабатывают они до 20% от общего объема электричества. Украина же обладает 15 реакторами, на долю которых приходится до 54% всей электроэнергии.

АЭС мало, а радиофобии много

Первая в мире АЭС была построена и запущена в СССР в 1954 году в Обнинске, Калужская область. В том же году США только начинали строить атомную электростанцию Шиппингпорт (Бивер, Пенсильвания), а первые мегаватты она начала давать лишь 4 года спустя. Тогда же прошли и первые антиядерные протесты в США.

Казалось бы, на дворе конец 50-х, население практически ничего не знает об АЭС и принципе работы ядерных энергоблоков, но одновременно боится «мирного» атома. Почему? Причины для их проведения, скорее всего, были следующими:

  • Первая — страх в глазах протестантов породил американский фантаст Роберт Хайнлайн, еще в 1940 году ярко описавший в своем рассказе «Взрывы случаются» ненадежность ядерных реакторов. Он рассказывал, что атомные энергоустановки сконструированы неверно и рано или поздно взорвутся.
  • Вторая — на тот момент уже вовсю бушевала «холодная война», а главные ее участники имели в своем арсенале испытанные атомные боеголовки. Ядерный реактор вызывал такие же эмоции, как и ядерное оружие, ведь он может взорваться.
Антиядерный протест в 1980 году, Оксфорд, Англия. Фото: Wikimedia / Kim Traynor / CC BY-SA 4.0

То есть радиофобия была предметом насущным еще задолго до первых аварий на АЭС. А вот последующие техногенные катастрофы на атомных объектах только усиливали страх в обществе. Однако, как показывает практика, былая боязнь «мирного» атома практически не имеет ничего общего с реальностью. Объясняем.

Современные АЭС малорадиоктивны

Первый довод в пользу атомной энергетики — на АЭС используется низкообогащенный уран-235 с показателем до 20%. В среднем это 2−5%, в то время как для атомной бомбы уран обогащают свыше 20%, а на закате ядерной гонки этот показатель достигал критических 90%. Высокообогащенный уран используется в ядерных установках, но не на АЭС, а, например, в корабельных двигателях или космических аппаратах.

Поэтому, как ни издевайся над ядерным топливом для электростанций, а взорвать его не получится. Более того, оно настолько безобидно, что при изготовлении тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) персонал не нуждается в противорадиационной защите. Свежие ТВЭЛы безопасны, можно не только рядом находиться с ними, но и трогать руками — никакой угрозы от них для человека и природы не исходит.

Фото: strana-rosatom.ru

Ядерный реактор под надежной защитой

Что будет, если в ядерный реактор врежется самолет, произойдет землетрясение, или вовсе АЭС накроют артиллерийским огнем? Спойлер: ничего страшного. Большинство современных электростанций на ядерном топливе используют реакторы типа ВВЭР, а это сверхзащищенные конструкции, способные выдержать крайне серьезные нагрузки и повреждения.

Падение самолета, артобстрел

Реактор ВВЭР-ТОИ находится внутри защитного контейнмента, рассчитанного на падение самолета массой до 400 тонн на скорости до 150 м/с. Что будет с защитной оболочкой при попадании в него артиллерийского снаряда, например, калибра 155 мм, никто не проверял, но вряд ли разрушения окажутся масштабными.

А вот падение самолета испытывали: истребитель «Фантом» F4 массой 8,5 тонн разогнали до 770 км/ч и направили в бетонную стену, аналогичную гермооболочке реактора. Как результат — истребитель сделал выбоину глубиной всего 6 см, что для защитного корпуса не более, чем царапина.

Во время загрузки произошла ошибка.

Контейнмент — это не просто железобетонная мембрана с толщиной стенки в 1−1,5 метра. Гермооболочка спроектирована так, чтобы выдерживать как избыточное давление извне, так и внутреннее (до 5 атмосфер). Последнее достигается за счет преднапряженной арматуры, отлично работающей на разрыв.

От внешнего воздействия конструкция здания ядерного блока защищена еще и деформационными швами вместе с межблочным пространством. Это исключает прямую передачу динамического воздействия от внешней оболочки на внутреннюю, под которой и расположено реакторное оборудование.

Землетрясение

АЭС рассчитаны на сейсмическое воздействие до 8 баллов по шкале Рихтера, хотя сами электростанции в сейсмически опасных местах не строят.

Тем не менее случается всякое. Ситуация вокруг инцидента на Армянской АЭС в декабре 1988 года показала, что к постройке подобных объектов действительно подходят серьезно. Тогда Армянская электростанция выдержала землетрясение шкалой в 5,5 балла, при этом не пострадал ни персонал, ни оборудование. Станция как работала, так и работает по сей день.

Система безопасности

Допустим, что энергоблок серьезно пострадал в результате артобстрела, станция обесточена и нарушена система охлаждения реактора. Все плохо? На самом деле нет, так как система безопасности на АЭС многоуровневая и тщательно продумана.

Например, если вся охлаждающая вода реактора испарится, защитная оболочка энергоблока выдержит образовавшееся внутреннее давление пара (до 5 кг/см2 — это очень много). Для снижения давления сработает спринклерная система, распыляющая борную кислоту. Она конденсирует пар в воду, за счет чего давление снижается.

Фото: strana-rosatom.ru

Если под крышкой атомного блока скопится взрывоопасный водород, сработает система отведения газа, а учитывая объем контейнмента (до 67 000 м3), даже без удаления водорода его концентрации не хватит для взрыва.

Но если случится максимально опасная ситуация, контейнмент будет разрушен, вода выкипит — реактор разогреется и взорвется? Нет — борная кислота, которая отлично поглощает нейтроны, попадет в активную зону реактора и он «потухнет». Как минимум у персонала АЭС будет несколько дней на решение вопроса охлаждения реактора.

Возьмем максимально негативный сценарий: ни одна из защитных систем не сработала как надо. Ядерная катастрофа? Снова нет. Мы говорим о современных АЭС, а у них есть ловушки расплавленной массы. Чаша, наполненная оксидом железа и борной кислотой не только удержит в себе кипящую, разогретую до 2500 градусов массу, но и остудит ее, заглушив реакцию. Топливо попросту застынет и останется стабильным навсегда.

Но были ЧАЭС и Фукусима-1

На самом деле ядерных аварий за все время существования АЭС намного больше — с 1952 по 2009 год произошло 99 инцидентов, включая ЧАЭС и Фукусиму-1.

Однако аварии в УССР и Японии носят исключительный характер. Причинно-следственные связи этих аварий не имеют ничего общего не только друг с другом, но и с прочими опасными инцидентами на ядерных энергоблоках. Коротко поясним.

Что случилось на ЧАЭС?

Подробный разбор ситуации описан в данном материале, мы лишь осветим основные тезисы.

Слева: 4-й энергоблок ЧАЭС после взрыва. Фото: Wikipedia / IAEA Imagebank / CC BY-SA 2.0 | Справа: Зона распространения и уровни радиации по состоянию на 1996 год. Фото: Wikipedia / CIA Factbook / CC BY-SA 2.5

Первое — на Чернобыльской электростанции установлены реакторы РБМК, а это принципиально иная конструкция относительно ВВЭР. Насколько принципиально? Если в ВВЭР при авариях цепная реакция затухает, то в РБМК, наоборот, разгоняется. Последний не имеет защитной оболочки от внешнего или внутреннего воздействия, располагает одноконтурной системой охлаждения, а также в огромном количестве содержит графит.

Второе — ошибка проектирования. РБМК тех лет были спроектированы неправильно: графитовые стержни в них располагались ближе необходимого и вводились в те же каналы, где была вода. В итоге достигался «положительный паровой коэффициент реактивности» и «концевой эффект».

Проще говоря, первый недочет образовывал пара больше положенного, а второй дополнительно временно разгонял реактор перед торможением. Это и стало причиной взрыва на ЧАЭС, а не ошибки персонала и эксперимент в ту ночь, о чем говорит доклад Госатомнадзора 1993 года.

Кстати, о «концевом эффекте» на ЧАЭС всем было известно, и этот недочет реактора РБМК могли устранить. Возможно, и аварии никогда бы не случилось, но халатность руководства станции сыграла свою роль.

Фукусима-1

На АЭС в Японии также было допущено много ошибок, а цунами лишь выступило спусковым крючком. Хотя там и использовались реакторы типа ВВЭР, их охлаждение было невозможным без подпитки водой извне контейнмента. А учитывая то, что аварийные дизель-генераторы на АЭС были установлены в подвальных помещениях, их затопило. Станция полностью лишилась электричества, вода не качалась. Это привело к перегреву реакторов.

Разрушения на энергоблоках №1, №3 и №4. Фото: Wikipedia / Digital Globe / CC BY-SA 3.0

Еще один момент — на Фукусиме-1 использовалась одноконтурная система охлаждения с кипящей водой. Перегрев и обильное парообразование вызвало реакцию с циркониевыми оболочками ТВЭЛов, в результате чего образовался водород под гермооболочкой. Когда на станцию подали электричество, искры внутри контейнмента подожгли газ и случился взрыв. На современных атомных электростанциях все эти ошибки учтены, а потому риск взрыва и выброса радионуклидов практически невозможен

Осторожно — ХОЯТ

С реакторами разобрались, они безопасны даже в случае природных катаклизмов или боевых действий. Но есть же и «отработка», которую в основном хранят на территории АЭС или около них. В случае с Запорожской атомной электростанцией отработанное ядерное топливо (ОЯТ) хранится как раз около нее на огороженной площадке. На текущий момент там располагается 174 контейнера с «отработкой». Именно обстрелы и повреждение контейнеров с ОЯТ вызывает максимум опасений. Почему?

Если свежие ТВЭЛы полностью безопасны, то использованное топливо из реакторов крайне радиоактивно. Поэтому даже его замена происходит дистанционно с мощной защитой от ионизирующего излучения. Обращаются с ОЯТ крайне осторожно. Любое нарушение технологии замены, хранения или последующей переработки «отработки» могут привести к тяжелым последствиям. Предсказать таковые не представляется возможным.

Сухое хранилище отработанного ядерного топлива на Запорожской АЭС в Энергодаре. Фото: РИА Новости

Как устроено хранение: металлические герметичные корзины располагают в высоких бетонных бочках, стоящих под открытым небом. Это безопасно, а хранилища достаточны прочны. Однако попасть в ХОЯТ и повредить его не составит труда, особенно используя ракеты высокой точности. Например, РСЗО HIMARS.

Правда, подобное четко подпадает под определение ядерного терроризма, коим за всю историю существования АЭС мало кто занимался. Последний раз взрывы на АЭС от рук террористов прозвучали ровно 40 лет назад во Франции. Впрочем, за всю историю ядерного террора никаких выбросов радионуклидов не случалось.

Худший сценарий на ЗАЭС — прогноз Минобороны РФ

Будем надеяться, что здравый смысл возобладает, но худший сценарий развития событий исключать нельзя. В Минобороны РФ предупредили, что боевые действия на территории ЗАЭС могут привести к очередной «Фукусиме» или второму «Чернобылю».

В ходе брифинга начальника войск радиационной, химической и биологической защиты МО РФ генерал-лейтенанта Игоря Кириллова была показана карта возможного распространения радиации. Может пострадать до ⅔ территории Украины, вся Молдова, часть Румынии, Польши и ряд других европейских стран.

Фото: скриншот Минобороны РФ

ЗАЭС — крупнейший в Европе и третий по величине в мире атомный энергообъект. Даже если ветер подует в любую другую сторону, последствия от аварии будут печальны для всех сторон конфликта.

Хиты продаж и новинки
Самые лучшие цены на смартфоны
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас