Уиндскейл: пылающее атомное сердце Англии
Автор: Владимир Герасименко (@Woolfen).
Сегодня главный приоритет в атомной индустрии – это безопасность. Понимание столь простой истины пришло далеко не сразу, а только после череды крайне неприятных и очень опасных техногенок. Так как атомный промышленный комплекс в 40-50-е был преимущественно военным, то обычно публика о таких техногенках узнавала сильно позже. Уиндскейл стал первым случаем, когда скрыть аварию не получилось.
Уиндскейл
Вообще, заря атомной отрасли была очень веселым временем, сильно напоминавшим дикий запад: ученые уже знали, что радиация опасна (Пьер и Мария Кюри в danger mortel радиации соврать не дадут), но это мало стимулировало их к выработке каких-то правил безопасности. Комплекса реакторов в местечке Уиндскейл (Селлафилд) в Англии это касалось в полной мере. После того, как англичане в 1945 решили, что им нужна своя атомная бомба, было решено построить реакторы для наработки плутония. Нужно было не ударить в грязь лицом и показать всему миру, что империя всё ещё стронг. Но Британия после войны была страной бедной, а время поджимало. Поэтому реакторы было решено делать как можно более дешевыми и простыми.
Принципиальная схема реактора
Конструкция реактора была максимально примитивной и даже консервативной, как и сами англичане: графитовый куб, в котором были пропилены горизонтальные каналы для топлива. Топливо представляло собой тонкостенные алюминиевые пеналы (топливные стержни) длинной в 30 см, внутрь которых засыпался природный уран. Необходимость пеналов была обусловлена тем, что при высоких температурах уран на открытом воздухе может самовоспламеняться. Так как природный уран имел малое обогащение, то он быстро выгорал, и топливо требовалось постоянно менять: для этого на лицевой стороне корпуса реактора были сделаны крышки, через которые раз в определенное время вручную вставляли новый топливный стержень, при этом старый стержень выдавливался из канала и падал в бассейн с водой. Но из-за конструктивных особенностей иногда топливные стержни могли падать мимо бассейна. Поэтому после загрузки новых стержней специально обученный работник в костюме химзащиты забегал в реакторную и закидывал в бассейн лопатой топливные стержни, которые в него не попали. Звучит безопасно.
Принципиальная схема топливного канала
Охлаждался реактор обычным воздухом, который нагнетался за счет конвекции (как в обычной печи) и вытягивался через дымовую трубу высотой 120 метров. На случай, если этого не хватит, стояли вентиляторы для увеличения скорости потока воздуха. Тут у инспектора по безопасности глаза уже должны были бы полезть на лоб, так как радиоактивный воздух и пыль просто выбрасывались в атмосферу. Но это были 40-е, а потому про то, что безопасность – это главный приоритет, никто еще не знал. Когда один из руководителей строительства настоял на установке фильтров в трубе, стоивших огромных денег, и фильтры, и сам поступок называли вполне открыто “глупостью Кокрофта”. И действительно, ну чего он так деньги налогоплательщиков то разбазаривает? После аварии один из оппонентов идеи высказал прекрасное: "the word folly did not seem appropriate after the accident" ("слово "глупость" показалось мне неуместным после аварии").
Реакторы в Уиндскейле позволили бритам создать свою ядерную бомбу, и они выдохнули с облегчением. Но в 1952 году американцы внезапно испытали термоядерное изделие. Честь нации требовала срочно изготовить свое такое и показать всему миру. Проблема была в том, что для этого нужен был тритий. Счетоводы из министерства обороны прикинули в уме, сколько будет стоить новый реактор, сколько его будут строить и отправили парням в Уиндскейле приказ думать, как за минимальные деньги и время конвертировать реактор в наработчик трития.
Ученые не ударили в грязь лицом: в топливные пеналы кроме урана теперь добавляли литий-магний, а оребрение пеналов, служившее лучшему теплообмену, уменьшили, чтобы увеличить температуру для большей производительности. Это помогло, но первое испытание термоядерной бомбы прошло неудачно, и военные потребовали срочно увеличить производительность реактора в 5 раз! Для этого пришлось увеличить температуру в реакторе сверх проектной. Техперсонал протестовал, но их мнение военных не интересовало. В таких условиях авария не могла не произойти.
Фото топливных каналов, закрыты крышками
Одной неприятной особенностью графитовых реакторов является эффект Вигнера: под воздействием нейтронной бомбардировки внутри графита накапливается напряжение, которые может спонтанно выплескиваться взрывным ростом температуры в точке напряжения и структурными деформациями. Американцы на своих графитовых реакторах столкнулись с таким эффектом и знали, что при температурах выше 250 градусов Цельсия это явление не наблюдается. Но англичане при проектировании реактора об этом не знали, и поэтому он работал при температурах ниже 200 градусов Цельсия. Когда данное явление дало о себе знать, то графит реактора раз в несколько месяцев кратковременно нагревали (проводили отжиг) до 300 градусов Цельсия.
7 октября 1957 года как раз было решено провести очередной цикла отжига, который не дал необходимого результата, и тогда, 8 числа, провели второй отжиг, признанный успешным. Первые подозрения, что-то пошло не так, появились утром 10 октября, когда один из термодатчиков начал показывать, что температура в ядре реактора не падает, как должна, а, наоборот, растет. Так как работники реактора не понимали, чем может быть вызвана данная аномалия, то они решили увеличить поток воздуха для лучшего охлаждения реактора. Это действие дало прямо противоположный результат, и в красную зону начали перемещаться стрелки термодатчиков и других каналов.
Тем временем внутри реактора творился сущий ад. Ранее, во время отжига, один из топливных стержней отжег: у него треснул алюминиевый корпус и уран в нем начал гореть, что и вызвало повышение температуры в канале. Когда работники запустили вентиляторы, усилив поток воздуха, огонь получил подпитку кислородом и разгорелся во всю, нагрев кладку графита до 400 градусов Цельсия. Из-за нагрева начали плавиться и лопаться соседние топливные стержни, и постепенно огонь начал распространяться на другие каналы. Процесс был не то чтобы быстрый: до момента обнаружения аномалии пожар в реакторе шел уже более суток!
Пока персонал думал над тем, почему же растет температура в реакторе, бригадир новой смены ехал на своем автомобиле и наблюдал, как из дымовой трубы реактора валят клубы черного дыма. “Это ж неспроста” – подумал он и сообщил коллегам. Те почесав в затылке с сомнением подумали: неужели пожар? Чтобы убедиться, что это так, двое сотрудников облачились в защитный костюм, сняли крышку, закрывающую канал реактора, и заглянули внутрь! Еще раз: они просто заглянули своими глазами прямо в реактор! Описать увиденное фразой “not good, not terrible” у них уже не вышло – скорее все было на стадии “бл*** п*****ц”, так как внутри канала реактора все было красным.
В это же время один из руководителей забрался на крышу реактора и заглянул за его заднюю стенку - на бассейн с водой. Там тоже все было озарено красными всполохами и вроде что-то вытекало из каналов реактора. А еще там нещадно фонило, но это было уже сущей мелочью. Теперь сомнений в том, что случился пожар, не было, но вот что делать, было решительно непонятно. В позднем интервью один из работников сообщил “нам было некогда паниковать”. Видимо, сообщить местным властям о масштабной утечке радиации было тоже некогда – никогда до этого не сообщали ведь. Поэтому местные жители и не подозревали, что им на головы сыпятся радиоактивные отходы. Спасибо “глупости Кокрофта”, которая сумела отфильтровать немало радиоактивных частиц.
Поняв в чем проблема, персонал реактора начал думать о том, как тушить пожар. Выяснилось, что протоколов поведения на такой случай не было продумано. Самый логичный поступок – остановить вентиляторы и прекратить доступ воздуха в реактор, чтобы пожар быстро выжег кислород и потух сам, – не сделали. Вместо этого было решено попытаться с помощью металлических шестов вытолкнуть топливо из реактора. Ясное дело, что ни о каком приоритете безопасности тут не думали. Люди открывали крышки каналов и вручную пытались вытолкнуть все топливные стержни. Эти действия во многом усугубили ситуацию, так как часть стержней падали мимо бассейна с водой и раскалывались, выбрасывая в воздух кучу радиоактивных частиц. Вытолкнуть же топливо из горящих каналов не вышло вовсе - металлические шесты просто погружались в расплавленный топливный стержень.
К вечеру 10 числа удалось вытолкнуть большую часть стержней из не пострадавших каналов. Тем не менее, пожар и не думал утихать, а как его тушить никто не понимал. Первой идеей было закачать в реактор углекислый газ. Но от этой мысли отказались, так как не было технической возможности её реализовать. Утром 11 октября (через сутки после обнаружения факта пожара) температура внутри реактора достигла 1300 градусов Цельсия, что грозило разрушением бетонных конструкций. Тогда было принято решение залить реактор водой. Данный метод был опасен, так как при кипении воды мог образоваться очень взрывоопасный свободный водород. Тем не менее рискнули, но и эта мера не дала результата.
И только испробовав все неочевидные методы, англичане решили применить очевидный: отключили вентиляторы и прекратили подачу воздуха. И совершенно не внезапно это помогло. Как и ранее, заглядывая через снятую крышку канала внутрь реактора, персонал следил, как огонь затухал. Во время аварии в воздух был выброшен целый зоопарк радиоактивных изотопов: йод-131, цезий-137, ксенон-133, стронций-90 и т.д.
Власти поначалу попытались скрыть сам факт аварии, но повышение уровня радиационного загрязнения зафиксировали в Европе и подняли шум. Тогда всё пришлось признать, но последствия аварии были серьезно занижены. Местным жителям сообщили, что опасаться ничего не стоит, только запретили пару недель пить молоко, так как в нем мог содержаться радиоактивный йод.
Отчет об аварии поручили написать самим её участникам, так что в его непредвзятости есть сомнения. В частности, в отчете утверждалось, что меры, предпринятые для устранения аварии были быстрыми, эффективными и адекватными, непосредственного ущерба здоровью населения или работников Уиндскейла не было. Epistula non erubescit (бумага все стерпит).
Но даже в таком виде доклад не стали публиковать до 1988 года, так как описанный там бардак в технической части и в мерах безопасности бросал тень на Британию и её атомную промышленность. Точное число жертв неизвестно, но оценивают порядка 200-250 человек, пострадавших от заболевания связанных с радиацией. Поэтому да, безопасность должна быть главным приоритетом атомной отрасли. И никак иначе.
Радиоактивное загрязнение от аварии
Оригинал: https://vk.com/wall-162479647_564651
Пост с навигацией по Коту
Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!
