Всем привет. В своё время меня просто поразило, когда я узнал, почему же атомы взаимодействуют между собой. Вот сегодня, я хочу с вами этим поделится.

Дело в том, что атомы несовершенны. И они, стремясь к гармонии, ищут того, с кем они это могут сделать. Звучит поразительно, но на деле всё так и есть, а теперь подробней.

Для начала давайте посмотрим, как устроен атом. Он довольно сильно похож на солнечную систему. Внутри у него массивное ядро, а вокруг летают относительно маленькие электроны. Поподробней рассмотрим самый простой атом во вселенной – атом водорода. Ядро у него в подавляющем большинстве случаев представляет обычный протон. Массивную положительно заряженную частицу. А электрончик заряжен отрицательно, вспомнив что разноимённо заряженные частицы притягиваются, понимаем почему электрон вокруг протона крутится, он попросту притягивается кулоновскими силами.

Теперь частности. Порой, это происходит довольно редко, в ядре водорода присутствует не только протон, но и ещё одна массивная частица – нейтрон. Она не имеет заряда, а имеет только массу, примерно такую же, как и протон. И мы получаем атом водорода, который весит вдвое больше, чем его собрат из первого примера, но обладает теми же химическими свойствами.

Такие атомы одно и того же элемента которые отличаются только массами называются крутым словом – изотоп. Обычно для них не придумывают отдельных названий, просто говорят уран 235 или уран 238. Но для водорода сделали исключения и все три его возможных изотопа имеют свои имена, протий – одинокий протон, дейтерий – протон + нейтрон, и тритий – протон + два нейтрона.

О том сколько и каких изотопов на нашей земле, мы можем примерно узнать из таблицы Менделеева, достаточно посмотреть на относительную атомную массу, которая написана рядышком с каждым элементом

Для водорода это 1,00794. Атомная масса чистого протона + электрон немного меньше. Разница получается от того, что в природе есть изотопы. Взяли миллион атомов взвесили их, но не в килограммах, а в относительных атомных массах, которая равна кстати 1/12 массы изотопа углерода С12, а потом результат разделили на миллион и получили 1,00794. Другими словами, это число сумма масс изотопов, умноженных на их процентное содержание на земле.

Теперь подробней об атомах. Электроны крутятся вокруг ядра, но не где захотят, а только на особых орбитах, которые называются энергетические орбитали. И вот здесь начинается самое интересное. Орбитали представляют собой концентрические сферы, т.е одна внутри другой, как матрёшки, а внутри есть ещё такая штука как подуровень. И у каждого подуровня есть максимальное количество атомов, которые он может уместить внутри, также есть определённые правила заполнения. Если атом имеет полностью завершённую внешнюю орбиталь, то он – совершенный. Ему вообще ничего не нужно, он и сам по себе крутой. Он вообще не будет участвовать в химических реакциях (ну или делает это крайне неохотно). В химии такие атомы называют – благородными, или инертными. Это, например гелий, неон аргон.

Остальным атомам, которые имеют незавершённые подуровни энергетических орбиталей, тоже хочется совершенства, и они начинают взаимодействовать друг с другом. Самый простой пример может нам показать атом тот же атом водорода, у которого вокруг ядра болтается одинокий электрон. Его внешняя энергетическая орбиталь может вместить два, а потому он несовершенен. И он ходит вокруг, ищет такого же бедолагу, с которым можно задружится. При встрече с другим атомом водорода, они соединяются. Их электроны теперь не принадлежат одному, а одновременно обоим атомам, и вроде теперь на энергетической орбитали каждого из них по два электрона. Они теперь счастливы. Они теперь не атомы, вместе они стали молекулой. Это молекула довольно гармонична и каждый атом участник обладает одинаковыми правами, потому что тянет к себе электрон с одинаковой силой. Такая связь атомов называется ковалентная неполярная.

Немного более сложный пример с атомом кислорода и водорода. Кислород имеет полностью заполненную внутреннюю орбиталь два из двух электронов, и не до конца заполненную внешнюю, шесть из восьми электронов. Чтобы стать полностью совершенным, ему либо нужно отобрать у кого-нибудь два электрона, либо раздать 6. Представьте если бы у нас издали указ, о том что квартиры дают тем семьям у кого либо два ребёнка либо 10. А у вас их 8, конечно проще взять ещё двух чем раздать своих шестерых. Поэтому атом кислорода начинает искать атомы водорода с одним ребёнком, и понятно, что ему нужно два таких атома. Втроём они образуют такую шведскую семью, в которой 10 детей - электронов. И снова три атома образуют новую молекулу, новое вещество, вы его конечно узнали — это вода. Теперь атом кислорода имеет 8 электронов на внешней орбитали, а каждый из атомов водорода по два. В этой молекуле не всё так радужно как в первом примере, дело в том что кислород гораздо сильнее тянет к себе электроны. Он такая яжмать, которая собирает электроны вокруг себя, а атомы водорода, приходят к ним только на выходные. Этот вид связи называется ковалентная полярная.

Я немного слукавил, говоря о том, что кислороду нужно раздать 6 электронов, я не упомянул о подуровнях. У него есть возможность отдать только два электрона чтобы получить завершённость подуровней. Но таких профитов как при полностью завершённой внешней орбитали он не получит, поэтому делает так крайне неохотно.

Ещё более жестокий пример, когда атому не хватает всего одного электрона на внешней орбитали и он хочет принять этот электрон очень сильно, а другой так же сильно хочет его отдать. В этом случае мы получаем ситуацию, когда один атом совсем отбирает электрон у другого, и два этих атома держатся друг около друга за счёт электромагнитных сил. В этом случае говорят о ионной связи. Самый яркий пример такой связи — это молекула обычной соли NaCl.

В целом желание атомов завершить свою орбиталь и образует всё многообразие химических реакций, дальше частности.

Не путайте химические реакции с реакциями синтеза или распада, при которых получаются не новые химические вещества, а новые элементы таблицы Менделеева. Об этом я обязательно расскажу ка нибудь в другой раз.

Всем привет, с вами Семецкий!

После выхода известного и нашумевшего сериала про Чернобыль, и целой волны противоречивых постов на Пикабу, я не смог остаться в стороне, и решил попытаться вкратце рассказать вам, что же представлял из себя дочернобыльский реактор РБМК, почему (более или менее) произошла авария, и почему Дятлов хотя бы и был жестким в своей должности человеком, но уж точно не был таким мудаком и дебилом, как его выставили в сериале.

Я не стану описывать все тонкости и моменты, приведшие к аварии - это материал для целого цикла статей, которые уже были в принципе написаны и доступны в интернете для каждого желающего, но самое, на мой взгляд, важное - постараюсь осветить.

Напомню - я работаю на одной из АЭС с реакторами типа РБМК. В свое время я работал в отделе ядерной безопасности и надёжности, а там разбор причин Чернобыльской аварии - отдельный вопрос при сдаче экзамена на должность, так что, надеюсь, воспоминания мои свежи и сильно я вас не обману :)

Дисклеймер - к показаниям свидетелей и участников испытаний и аварии надо подходить критически, сравнивать их между собой, и уже затем на их основании делать выводы.

Также различные отчеты и доклады, особенно от "заинтересованных" научных организаций СССР тоже надо рассматривать критически - должностные лица из этих организаций так или иначе имели отношение к причинам аварии, и потому в отчетах, разумеется, скидывали вину на персонал.

Я лично буду больше опираться на официальный отчет в МАГАТЭ, ИНСАГ-7, делая свои ремарки и заметки на основании того, что известно мне и во что верю я сам.

Мне тоже верить на слово не стоит - я просто человек, которые имеет своё мнение, которым с вами и делюсь, так что читайте, но не доверяйте, а аргументированная критика от вас наоборот, ожидается и приветствуется.

Ссылки тот же ИНСАГ-7 и прочие интересные документы будут в конце поста.

Итак, поехали.

1. Почему в СССР вообще строили РБМК?

В СССР промышленность развивалась очень бурными темпами. Для того, чтобы всем строящимся заводам, фабрикам и городам хватило электроэнергии, необходимо было такими же темпами вводить в строй электростанции.

Темы ввода мощностей планировались настолько лихими, что в стране практически в массовом порядке строились угольные, гидроэлектростанции, а в 1954 году была запущена Первая в мире АЭС в городе Обнинске. Соответственно, электростанций нужно было много, они должны были быть мощными, и атомная энергетика пришлась тут как раз к месту.

В Советском Союзе к началу 60-х годов был накоплен огромный опыт проектирования и эксплуатации уран-графитовых реакторов (УГР), а вот водо-водяное направление (ВВЭР) немного отставало. Не буду вдаваться в подробности, приведу простые цифры - первый энергоблок-миллионник (электрической мощностью в миллион киловатт) с реактором РБМК был подключен к сети в 1973 году, а первый миллионник с реактором ВВЭР-1000 был подключен к сети только в 1980 году.

Также не надо забывать, что для постройки АЭС с реактором ВВЭР-1000 необходимо производить очень сложное и уникальное оборудование - в основном сложности возникали с корпусом реактора и парогенераторами. Для производства всего этого добра нужны были отдельные новые заводы, а это требовало времени и денег.

Для постройки энергоблока с реактором РБМК-1000 такое сложное оборудование не было нужно, практически всё, из чего состоял энергоблок, производилось на обычных машиностроительных заводах, и монтировалось и сваривалось на месте. И важнейший плюс - топливо на РБМК можно перегружать на мощности, позволяя поддерживать равномерное выгорание по всем ячейкам реактора, что тоже должно было повысить экономичность реактора.

Соответственно, в финале пятой серии сериала "Чернобыль" было сказано абсолютно верно - такие реакторы, как РБМК, массово строились исходя из финансовых соображений. Их было дешевле, быстрее и проще строить.

Вопрос в другом:

2. Опасен ли был дочернобыльский РБМК?

Сейчас, в 2019 году, у нас есть мощные компьютеры, куча реально крутых программных средств и комплексов для расчетов как нейтронной физики, так и теплогидравлики, в любых режимах - в статике и в динамике. В шестидесятых же, когда РБМК проектировался и рассчитывался, такого изобилия программ с такой точностью попросту не было, я уже молчу про мощность ЭВМ.

Не только в СССР, во всем мире расчет реактора тогда был сложен, долог, а погрешность такого расчета, особенно для нового типа реакторов, не всегда была удовлетворительна.
Поэтому спроектированный безопасным РБМК на деле обладал определенного рода особенностями. Не буду называть это "ошибками проектирования", это не совсем верно на мой взгляд, но вот основные негативные характеристики, которыми обладал дочернобыльский РБМК:

2.1 Положительный паровой эффект реактивности. Паровой эффект реактивности - это суммарная реактивность, которая будет внесена в реактор, при полной замене воды во всех технологических каналах на пар.Если на свежем РБМК с большим количеством дополнительных поглотителей (ДП) в активной зоне этот эффект был положительный, но небольшой (менее 1 βэфф), то на поработавшем, выгоревшем реакторе с минимальным количеством ДП паровой эффект достигал 5-7 βэфф. Для понимания - реактор стабилен и управляем, пока вносимая положительная реактивность не превышает 1 βэфф. Когда мы вносим реактивность больше 1 βэфф - реактор начинает мгновенно разгоняться, и за одну секунду мощность может увеличиться в десятки тысяч раз.Собственно, проектировщики реактора рассчитали заранее паровой эффект и знали, что он будет менее 1 βэфф на номинальном уровне мощности и на свежем реакторе - тут они не ошиблись. Но, возможно, они не знали, что на малых мощностях и на выгоревшем (поработавшем какое-то время) реакторе паровой эффект будет больше расчетного, а в отдельных режимах - очень сильно больше. Узнали они об этом в процессе эксплуатации или нет, в принципе не так важно, но никакой модернизации или изменений в физике реактора по этой части до аварии не было проведено.

2.2 Очень медленное движение стержней управления и защиты. Стержни управления, содержащие в себе поглощающий материал, очень медленно входили в активную зону. В дочернобыльском РБМК стержень полностью входил в активную зону за ~20 секунд. Согласитесь - когда у тебя мощность в аварийных ситуациях может сильно меняться за доли секунды, то 20 секунд на ввод стержней - это слишком много.

Тем не менее, надо отметить, что до момента аварии на ЧАЭС такой скорости хватало для достаточно безаварийной эксплуатации всех РБМК.

2.3 Проблемы с расчетом оперативного запаса реактивности. Оперативный запас реактивности (ОЗР) - это та реактивность реактора, которая в данный момент скомпенсирована введенными в активную зону стержнями управления и защиты (СУЗ). На РБМК она измеряется в "эффективных стержнях" - принято, что в среднем физический вес одного стержня составляет примерно 0.09 βэфф, и, соответственно, ОЗР в 10 стержней означает, что мы можем высвободить реактивность ~ 0.9 βэфф, а ОЗР в 30 стержней означает, что высвободить мы можем ~ 2.7 βэфф.

Надо, опять же, понимать, что ОЗР не равен простому количеству стержней в активной зоне с учетом их глубины погружения. ОЗР - это сложный расчетный параметр, он очень сильно зависит от положения стержней в зоне, от расхода воды, от ее температуры, от отравления реактора, от многих других критериев.
Соответственно, оператор никак не может посчитать ОЗР в уме, особенно в переходных режимах. К тому же, на дочернобыльском РБМК этот параметр нигде не отображался на БЩУ, выводился только в распечатках информационно-измерительной системы СКАЛА, да и сам расчет на ЭВМ занимал около 10-15 минут.

Параметр ОЗР, который после аварии стал считаться ядерно опасным, операторы попросту не видели на БЩУ, а могли увидеть лишь результаты его расчета с некоторым опозданием.

2.4 Концевой эффект стержней СУЗ и его значение при низком ОЗР. Под самим стержнем СУЗ находился графитовый вытеснитель. Зачем он там был? В целях экономии нейтронов. Вода в РБМК, учитывая очень большое количество графита в активной зоне, выполняла роль скорее поглотителя. Если бы графитового вытеснителя не было, то в 211 каналах СУЗ всегда находился бы различной высоты столб холодной (до 100 градусов Цельсия) воды, поглощающей нейтроны. Соответственно, от лишней воды в активной зоне для более рационального использования нейтронов необходимо было избавиться.

Графитовый вытеснитель эту воду замещает, но есть одно "но" - так как под реактором места немного, и при полном вводе стержня в активную зону вытеснителю просто не хватит места под ней, то вытеснитель по высоте был сделан меньше, чем вся активная зона. Когда стержень СУЗ полностью извлечен, в нижней части активной зоны всегда остается небольшой участок с водой. И когда стержень начинает идти вниз, то графитовый вытеснитель перекрывает эту воду, вызывая ввод небольшой положительной реактивности в первые секунды движения.

Когда ОЗР достаточный (15 и более стержней), то при массовом вводе стержней СУЗ (например, от кнопки АЗ) всё "хорошо", внесенная вытеснителями положительная реактивность компенсируется отрицательной от ввода поглотителей. Проблемы возникали при малом ОЗР. Когда большинство стержней извлечены из активной зоны, при массовом вводе их в зону положительная реактивность суммировалась, и в первые секунды могла даже достигать величины в 1 βэфф, как и показала нам потом авария.

Это не единственные, но, на мой взгляд, самые важные особенности РБМК, которые и привели в итоге к аварии.  Отвечая на вопрос "опасен ли был РБМК", я могу лишь сказать одно - он точно не был безопасен в том плане, как мы понимаем безопасность атомной станции сейчас, в 2019 году.

Далее мы поговорим о том, что привело реактор четвертого блока ЧАЭС к взрыву.

3. Предпосылки к взрыву, проводимые испытания

Возможно, у вас возник вопрос - как с такими недостатками РБМК не взорвался раньше? Фактически, он "взорвался". На первом энергоблоке Ленинградской АЭС в 1975 году произошел серьезный инцидент - разрыв технологического канала с выбросом топлива в графитовую кладку. Причиной аварии была нестабильность реактора на малой мощности в условиях отравления реактора - оператор, стараясь вывести реактор на требуемую мощность, не смог уследить за распределением мощности в определенном районе реактора, и из-за этого топливо в канале 13-33 перегрелось, расплавилось, заблокировало прохождение воды в канале и в дальнейшем канал разгерметизировался. Не знаю достоверно, повезло ли Сосновому Бору, или всё же атомщики Ленинградской АЭС, как работники Минсредмаша, а не Минэнерго, были лучше подготовлены, но никто при аварии серьезно не пострадал, а реактор, после ремонта, проработал еще 43 года и был благополучно остановлен навсегда лишь недавно, в декабре 2018 года.

Серьезных выводов и полноценной модернизации реактора после аварии 1975 года не последовало, со всеми своими плюсами и минусами РБМК эксплуатировался дальше.

3.1 Испытания энергоблока в режиме выбега турбогенератора

В сериале достаточно подробно описано, зачем нужен был выбег турбогенератора. Неправильно в сериале было сказано о том, что "в безопасности был изъян" и что реактор до запуска дизель-генераторов оставался без охлаждения. На самом деле определенный выбег по инерции имели и сами насосы (ГЦН), да и для поддержания работы самой важной аппаратуры и насосов имелись аккумуляторы (даже целые аккумуляторные комнаты), т.е. реактор всегда имел надежное охлаждение. Внедрение же режима выбега турбогенератора в теории позволяло еще более повысить надежность охлаждения и безопасность энергоблока.

Отдельный вопрос есть к разработчикам реактора и энергоблока о том, почему этот режим не был прописан в проектной документации, и почему внедрять его решили заставить сами станции, но факт остается фактом - "эксперимент" не был самодеятельностью станции, а сама идея использования запасенной энергии турбогенератора - не так уж и плоха.

Надо отметить, что такие испытания на четвертом блоке ЧАЭС проводились не впервые, и даже более того - по электрической части на 4 блоке все отработало успешно, как в 1985, так и в 1986 году. Однако в 1985 году по неизвестной причине не удалось зарегистрировать параметры выбегающего турбогенератора, а в 1986 году после успешного завершения выбега произошла авария.

Говорить, что испытания взорвали реактор - я считаю некорректным. Скорее, при проведении испытаний реактор оказался в таком режиме, когда все его недостатки проявились максимально явно и сильно, сложились в цепочку, и как итог - произошла серьезнейшая ядерная авария.

3.2 "Нарушения" инструкций и Технологического Регламента по эксплуатации

В сериале, множестве книг и "документальных" фильмов бытует мнение, что персонал на ЧАЭС был на всю голову отбитый, заблокировал все защиты, отключил все возможные системы безопасности, и, радостно улюлюкая, взорвал реактор.
Это не так. Как описано в том же ИНСАГ-7, если брать за основу документы, которыми руководствовались операторы тех лет, то оказывается, что почти всё, что делали операторы, было допустимо и разрешено, а то, что они сделали неправильно, было сделано либо из-за недостатка информации о реакторе, либо не повлияло на развитие аварии.

Пойдем по пунктам:

- Отключение системы аварийного охлаждения реактора (САОР): САОР предназначена для аварийной подачи охлаждающей воды в реактор в случае аварии с разрывом трубопроводов. Отключение этой системы допускалось Регламентом с разрешения Главного инженера станции и такое разрешение было получено. САОР никак не могла предотвратить аварию, точно также она никак не могла повлиять на её развитие и её последствия - до момента аварии система не была нужна, а после аварии охлаждать уже было нечего.

- Работа реактора на малом уровне мощности (ниже 700 мегаватт): Тут тоже особо добавить нечего. Это сейчас в Регламенте РБМК запрещается работа на такой мощности - в случае снижения тепловой мощности до 700 МВт мы сразу же глушим реактор. Доаварийный же регламент никак не ограничивал операторов по уровню мощности. Соответственно, ночью 26 апреля операторы вполне себе в нормальной обстановке и без нарушений стали поднимать мощность после провала. Отдельно про провал мощности я еще напишу далее.

- Блокировка сигнала аварийной защиты по останову турбогенераторов: Это требовалось программой испытаний, и Регламентом такое действие допускалось. Нарушений нет, хотя лично я не вижу смысла в такой блокировке - всё равно при проведении испытаний реактор должен был глушиться.

- Не соблюден требуемый оперативный запас реактивности (ОЗР): Регламентом тех лет допускался ОЗР в 15 стержней, при снижении ОЗР менее этого значения - реактор должен был быть заглушен. Как я уже рассказывал ранее, ОЗР не выводился на БЩУ для оператора в режиме "онлайн" и долго рассчитывался по запросу. 26 апреля, во время подготовки к испытаниям, ОЗР всегда был выше 15 стержней, и только за минуту до аварии ЭВМ СКАЛА выполнила запись параметров реактора, по которой уже после аварии на другой АЭС был проведен расчет ОЗР. Как выяснилось, за минуту до аварии ОЗР составил от 2 до 8 стержней, что, фактически, было нарушением регламента. Однако оператор реактора не успел узнать о таком низком значении ОЗР, а если бы и узнал - то точно так же нажал бы кнопку АЗ-5 для останова реактора.
- Блокировка сигналов аварийной защиты реактора по уровню воды и давлению пара в барабанах-сепараторах: Это точно было нарушением регламента - хотя защита и продолжала работать, но уставка (уровень) был ниже, чем того требовали документы. Тем не менее, эта ошибка не повлияла на развитие аварии.

- Работа на 8 насосах (ГЦН) с превышением допустимого расхода: Для надежного охлаждения реактора при выбеге турбогенератора была предусмотрена такая схема: четыре ГЦН были запитаны по штатной схеме и во время испытания работали без снижения расхода, а еще четыре ГЦН запитывались от выбегающего турбогенератора. Это позволяло, даже в случае провала испытаний, надежно охлаждать активную зону реактора. Однако же, когда перед аварией были включены все восемь ГЦН, то системой регистрации параметров были зафиксированы превышения расходов по отдельным насосам. Исходя из возможности кавитации (срыва насосов) такие режимы были запрещены, но, опять же - кавитации и нестабильности работы насосов не было зафиксировано, а на момент самой аварии (к концу испытаний) расход воды через активную зону снизился и стал регламентным. Так что нарушение фактически произошло, но к возможным последствиям (срыву насосов) не привело, и по имеющимся у операторов на тот момент данным, никак не ставило активную зону реактора под угрозу.

- Отступление от рабочей программы испытаний: Фактически, отступление было. Программа предписывала начать испытания на мощности в 700 МВт тепловых, а из-за провала по мощности - испытания начались на мощности в 200 МВт. Однако же Регламент тех лет не запрещал такой режим работы энергоблока, а сама программа испытания (пункт 3.5) предусматривал снижение мощности реактора до уровня нагрузки собственных нужд турбогенератора. Как заявлял сам Дятлов, это были бы те же самые 200 МВт тепловых.

Сейчас, в 2019 году, даже при минимальном несоответствии состояния энергоблока от того, что указано в какой-либо программе - выполнение программы запрещается. Тогда же, в 1986, исходя из того что ничего критичного не происходит и Регламент не нарушается - Дятлов продолжил проведение испытаний.

Я хочу отметить - ссор, криков и скандалов из-за программы, показанных в сериале, не было. По показаниям персонала, обстановка на БЩУ, до момента нажатия кнопки АЗ-5, была вполне спокойна и обыденна. Также я хочу напомнить - Дятлов был не просто одним из руководителей ЧАЭС. Он был заместителем главного инженера по эксплуатации второй очереди (3 и 4 блоки ЧАЭС) - вряд ли на станции вообще был кто-то, кто лучше его разбирался в этих энергоблоках.

4. Взрыв

Собственно, почему же реактор взорвался? На настоящий момент, после множества проведенных расчетов, мы точно знаем, что:

4.1: Реактор к моменту аварии работал с очень низким ОЗР, о чем персонал не успел узнать - расчет ОЗР, который показал бы ОЗР меньше нормы, не успел произойти;
4.2: Реактор работал на низком уровне мощности, при котором паровой эффект реактивности был максимален, а изменение мощности очень сильно влияло на паросодержание - вкратце говоря, реактор был нестабилен на таком уровне мощности. Персонал, возможно, знал о нестабильности реактора в таких режимах, но не знал о величине парового эффекта реактивности, а Регламент работу в таком режиме никак не запрещал.

Также, возможно, при проведении выбега, из-за падения расхода воды через реактор, шло увеличение парообразования, и вносилась определенная положительная реактивность.

Тем не менее, ситуации, показанной в сериале, когда мощность реактора перед нажатием АЗ-5 росла с аварийной скоростью - не было. По показаниям операторов и по данным с распечаток, мощность до момента нажатия кнопки росла незначительно, и нажатие кнопки было связано исключительно с завершением испытаний и произошло в спокойной обстановке.

4.3: Стержни СУЗ имели изъян - при вводе их в зону с верхних концевиков они вносили положительную реактивность. А при вводе большого их числа (при низком ОЗР), и при работе реактора на малой мощности, они вносили слишком большую положительную реактивность - в районе 1 βэфф. Как мы знаем, такая реактивность вводила реактор в режим мгновенного разгона. Операторы не знали о такой особенности работы реактора, да и вряд ли даже могли о ней даже догадываться. Соответственно, нажатие АЗ-5 в конце испытаний и было отправной точкой для момента аварии - мгновенный разгон начался именно со ввода стержней.

4.4: Когда из-за всего вышеизложенного в определенном районе реактора начался мгновенный разгон мощности, то, опять же, сработал большой паровой эффект и реактор продолжил разгоняться. Начались рваться каналы, повреждаться и плавиться топливо, в общем, мощности разогнанного реактора хватило на то, чтобы верхняя плита биозащиты реактора (схема "Е"), как пробка, вылетела в центральный зал. Затем последовал второй взрыв - взрыв выделившегося при разогреве водорода (пароциркониевая реакция), и реактор, вместе со зданием энергоблока, был разрушен окончательно.

Тут я лично хотел бы отметить очередной "косяк" разработчиков, проектировщиков реактора, да и властей СССР в целом - у РБМК не было "защитного кожуха", контайнмента. Да, реактор был нестабилен, но если бы он был заключен в такую защиту - то скорее всего последствия от взрыва были бы не так страшны. Я склонен думать, что не потребовалась бы и эвакуация Припяти, не говоря уже про всю 30-километровую зону.

На этом, пожалуй, остановлюсь.

Я намеренно оставил в стороне такие моменты как влияние выгорания активной зоны и почти полного отсутствия в ней дополнительных поглотителей в ней на момент аварии (это внесло свою лепту в разгон реактора). Не стал рассказывать про ксеноновое отравление и йодную яму, так как всё это в основном характеризовалось одним параметром - ОЗР, про который я написал. Также не рассказал про высотное распределение поля энерговыделения в реакторе, и про многое другое, но, по моему мнению, основные моменты я описал, а самые распространенные мифы постарался развенчать.

Итого:
Да, операторы ввели реактор в такой режим, в котором он взрывался от введения аварийной защиты. Да, они точно виноваты в том, что реактор оказался в таком режиме, но есть огромное "но" - этот режим не запрещался Регламентом тех лет. И ладно бы сам режим, но даже об опасности низкого ОЗР и о концевом эффекте стержней СУЗ операторам попросту не сообщалось ни в Регламенте, ни в инструкциях, нигде.

Возможно, если бы научное руководство отрасли вовремя отреагировало и сообщило бы о таких опасных аспектах работы РБМК операторам, то такой аварии бы не случилось.

Но мы имеем что имеем - реактор с изъянами попал в руки людей, которые не знали об этих изъянах. Персонал АЭС вполне себе законно и логично старался эксплуатировать якобы безопасный реактор, допуская, как в принципе почти на всех предприятиях СССР тех лет, определенные перегибы.

Итог известен нам всем и очень печален.

Ссылки тут:

ИНСАГ-7

Рабочая программа испытаний

А для тех, кто дочитал до конца - бонус, тортик от Росэнергоатома.

Неизвестно, кто впервые задумался над тем, что если пилить материю на мелкие части неограниченно долго, то рано или поздно дойдёшь до мельчайшей неделимой частицы. Знаем мы лишь то, что был один Древний грек по имени Демокрит, который в свою защиту на судебном процессе по поводу растраты наследства читал отрывки из своего произведения «Мирострой», за что был почему-то оправдан. Суд посчитал, что деньги были потрачены не зря. Во всяком случае, именно ему мы обязаны тем, что та самая мельчайшая частица теперь называется «атом» (ἄτομος по-гречески «неделимый»).

Вопрос оставался чисто философским ещё 22 столетия, пока в 1803 году англичанин Джон Дальтон, не заметил, что расход вещества в химических реакциях всегда кратен целым числам («Кислород может соединяться с определённым количеством азота, или уже с удвоенным таким же, но не может быть какого-либо промежуточного значения количества вещества»), что свидетельствовало о том, что всё состоит из мельчайших неделимых кусочков – атомов, причём, он же первый показал, что атомы разных элементов имеют разный вес.

В 19 веке не было телевизора, поэтому люди старательно пытались его изобрести, для этого они занимались странными вещами – они откачивали воздух из стеклянной трубки с запаянными внутрь металлическими пластинами, затем пропускали по ним электричество. Разреженный газ в трубке начинал светиться. Долго думали, что бы это значило. Кто-то говорил, что это «лучистая материя», кто-то – «эфирные волны»…

Так бы и спорили, пока в 1897 году ещё один англичанин Джозеф Томсон не догадался поставить рядом магнит, и не увидел, что луч отклоняется. Он прикинул, какой массой должна обладать частица, отклоняющаяся на заданное расстояние при известной силе магнита. Оказалось, что она весит в ~1800 раз меньше, чем масса легчайшего известного атома – водорода. Так был открыт электрон – первая субатомная частица. Разумеется, слово атом (неделимый, ха!) менять уже не стали.

Томсон предложил идею сливового пудинга – есть положительно заряженное что-то, а в него понатыканы открытые им электроны:

Тем временем в Германии…

Картинка в первой лучевой трубке (ага, телевизоре) была «не ахти», но это всё равно было лучше, чем ничего, рассудил немец Вильгельм Конрад Рентген, и подставил под катодные лучи руку своего знакомого, получив первый в мире рентгеновский снимок:

Рентген позанимался новой игрушкой год, да и забросил. Интересующимся он отвечал: «Я уже всё написал (про Х-лучи), не тратьте зря время».

Но француз Антуан Анри Беккерель не унимался. Ему пришла в голову мысль: не сопровождается ли всякая люминесценция рентгеновскими лучами? Для проверки своей догадки он взял несколько соединений, в том числе одну из солей урана, фосфоресцирующую жёлто-зелёным светом. Осветив её солнечным светом, он завернул соль в чёрную бумагу и положил в тёмном шкафу на фотопластинку, тоже завёрнутую в чёрную бумагу. Через некоторое время, проявив пластинку, Беккерель действительно увидел изображение куска соли. Но люминесцентное излучение не могло пройти через чёрную бумагу, и только рентгеновские лучи могли в этих условиях засветить пластинку. Беккерель повторил опыт несколько раз и с одинаковым успехом.

2 марта 1896 Беккерель доложил об этом открытии на заседании Парижской Академии наук, озаглавив свою работу «О невидимой радиации, производимой фосфоресцирующими телами».

«Хм, а это занятно», подумал английский новозеландец (или новозеландский англичанин) Эрнест Резерфорд (по прозвищу «Крокодил», нет, правда, так его называл советский физик Пётр Капица, который у него работал), подумал, да и пропустил радиоактивный поток через магнитное поле:

1 — радиоактивный препарат, 2 — свинцовый цилиндр, 3 — фотопластинка.

На фотографии он увидел, что пучок распадался на три части. Две составляющие первичного излучения отклонялись в противоположные стороны, что указывало на наличие у них зарядов противоположных знаков. Третья составляющая сохраняла прямолинейность распространения. Излучение, обладающее положительным зарядом, получило название альфа-лучи, отрицательным — бета-лучи, нейтральным — гамма-лучи. Но это сейчас не важно. Важно то, что, помимо всего прочего, он дал позабавиться своим лаборантам Эрнсту Марсдену и Хансу Гейгеру (тому самому, которым ещё счётчик назвали) с золотой фольгой, и вот что получилось:

Ждали, что альфа-частицы будут беспрепятственно проходить сквозь фольгу, однако они то и дело отскакивали. Необъяснимое, количество альфа-частиц рассеивалось на большие углы, что свидетельствовало о том, что центр рассеяния имеет небольшие размеры, в нём сосредоточен значительный электрический заряд и масса атома. Это неспроста, подумал Резерфорд, и начал считать. Получилось, что внутри атома электроны, стало быть, не плавают в положительно заряженном тумане, а болтаются вокруг крохотного ядра. Это было в 1913 году.

Резерфорд продолжал опыты и к 1919 году, стреляя альфа-частицами в воздух, смог доказать, что так или иначе, ядро атома водорода присутствует во всех других атомах. Это была первый задокументированный случай в истории ядерной реакции, проведённой человеком. Поскольку в воздухе полно азота, альфа-частица попадала в атом азота, превращая его в атом кислорода 17. Замечательным было то, что от удара из атома вылетало ещё и ядро атома водорода, который назвали протон (греч. πρῶτος — первый, основной).

¹⁴N + α → ¹⁷O + p

Ну, и именно благодаря Резерфорду мы теперь имеем вот это:

Иначе говоря «Планетарная модель атома», которая устарела, не успев появиться на свет. Но и теперь, спустя 100 с лишним лет, когда кому-то надо нарисовать атом, рисуют вот эти вот три овальчика. В этой модели вокруг центрального и относительно маленького положительно-заряженного ядра подобно планетам вращались отрицательно-заряженные электроны.

Но что-то по-прежнему не сходилось. Атомы имели нейтральный электрический заряд, а если просто сложить массы протонов так, чтобы их заряд уравновешивал заряд электронов, то атомы должны были быть гораздо легче. Это не соотносилось с атомными весами элементов, которые были известны уже под сотню лет, со времён Дальтона.

Интрига тянулась до 1932 года, когда англичанин Джеймс Чедвик подтвердил существование последней составляющей атома – нейтрона, но это уже совсем другая история.

Вообще сам Резерфорд понимал, что не всё так гладко с его моделью. Если б всё было так, то непонятно, почему электрон не падает на ядро, ведь, двигаясь по «орбите» (а это движение с ускорением), электрон должен был терять кинетическую энергию и испускать фотоны…

Тут нужно сказать, что незадолго до этого момента Макс Планк наделал много шума со своими квантами. Он предположил, что свет (электромагнитное излучение) может передаваться не как угодно, а лишь определёнными порциями «квантами». Так он придумал константу имени себя h, которая связывала энергию световой частицы (фотона) с его частотой. Заметили? У частицы появилась частота, как у волны. Ну, и как бы намекнул, что фотон – это и частица и волна одновременно.

На сцене появляется ещё один человек – Нильс Бор, сын банкира, брат серебряного финалиста сборной Дании по футболу на Олимпиаде 1908 г., да и сам футболист. Его рассуждения были просты – надо не отрицать очевидное, а смириться с ним. Раз атом стабилен, значит, электроны, находясь на определённых «орбитах», стабильны и не излучают.

Слева свет беспрепятственно попал на призму и разделился на непрерывный спектр. Справа сверху свет проходит сквозь облако газа, и спектр получился с тёмными полосками (часть световых волн была поглощена). Снизу газ уже не подсвечивается, по мере того, как газ остывает, мы увидим отдельные цветные полоски – это фотоны, которые излучает остывающий газ. Думаю, все видели, как светится нагретый кусок металла, здесь природа такая же.

Ещё покрутив туда-сюда формулы, Бор так же обнаружил, что электроны могут иметь только такую энергию, при которой их момент импульса равен только целому числу констант Планка. То есть, рассудил Бор, электрон может иметь только определённые, «разрешённые» уровни энергий. Если электрон встречается с фотоном нужной энергии (с нужной длиной волны), он сможет его поглотить и перескочить «вверх» на следующий уровень, а если энергии будет чуть больше или чуть меньше, то ничего не произойдёт. И наоборот, поскольку электрон может перескочить только на «разрешённый» уровень, значит, и отдать он должен фотон лишь определённой энергии (частоты):

Если посмотреть на спектры эмиссии и поглощения водорода, можно будет рассчитать уровни энергии для всех возможных переходов с уровня на уровень для любого атома. Внизу на картинке – пример с водородом:

Модель Бора отличалась от модели Резерфорда лишь «закреплением» определённых «разрешённых уровней возбуждения, однако объяснить природу подобных запретов она не смогла. Не была эта модель и универсальной: для атомов, похожих на водород, она ещё могла предсказать их строение, которое соотносилась с экспериментальными данными, однако для других атомов, предсказания по модели Бора серьёзно отличались от данных, полученных на спектрометре. А разгадка одна – Бор пользовался классической теорией Максвелла, и не догадался применить квантование на массивные частицы (так как это сделал Планк для фотонов – частиц, не имеющих массы)…

А вот француз Луи Де Бройль смог!

И вот, что он придумал – он сказал, «пусть электрон тоже будет волной»! Тогда получается всё просто, никто электронам ничего не разрешает и не запрещает, просто на «орбите» должно вместиться целое число волн:

От Де Бройля действительно потребовались чудеса нестандартного мышления, чтобы в то время приписать волновые свойства электрону – явно частице, имеющей массу и заряд. Но и его модель атома страдала той же проблемой – почему отрицательный электрон просто не «падает» на положительное ядро? В рамках классического механики, подобное движение по «орбите» непременно должно было заставить электроны отдать всю свою энергию и упасть.

Ответ стал очевидным в 1926 году для австрийца Эрвина Шрёдингера – наверное, этого не происходит потому, что никаких «орбит» не существует, а электроны не вращаются! Если электроны – это волны, причём такие, которые могут «квантоваться», то есть существовать лишь определёнными «порциями», то почему бы нам не воспринимать вообще ВСЕ известные частицы как волны?

Раз так, нам понадобится какое-то новое уравнение вместо уравнений Ньютона, которое смогло бы помочь предсказать их поведение. Что-то вроде уравнений Максвелла, только для всех частиц!

Мы назовём нашу волновую функцию ψ Мы возьмём полную энергию частицы H, которую назовём Гамильтониан (Hamiltonian) и посмотрим, как она изменяется за время t:

Это уравнение будет содержать все волновые формы частицы. Собственно, это и есть знаменитое уравнение Шрёдингера в его наиболее общей форме.

Внимание, ОБМАН! Картинка с волнистыми траекториями не отражает действительное положение вещей и всё сильно упрощает. Никаких волнистых траекторий электрон на самом деле не описывает. А что же тогда «волнуется», что это за волны такие?

На что немец Макс Борн в том же 1926 году со всей ответственностью заявил: это волны вероятности! Вероятность нахождения электрона в том или ином месте. Здесь необходимо вспомнить отца квантовой механики Вернера Гейзенберга и его принцип неопределённости (ссылка на пост про него) – если вы знаете импульс частицы (куда она летит), вы не знаете, где она находится, если же вы знаете её месторасположение, вы не знаете её импульса. Все промежуточные состояния можно оценить только с определённой ВЕРОЯТНОСТЬЮ.

В конечном счёте мы приходим к неутешительному выводу, атом может выглядеть практически как угодно. На рисунке ниже показаны все возможные конфигурации нахождения электрона в простейшем атоме водорода. Более ярким цветом выделены области, где вы с наибольшей вероятностью сможете найти электрон, однако это не значит, что он там есть.

Привет!)

"Шо? опять?"

Задач так много, что мы не успеваем! И вот нам снова нужны frontend-разработчики!

Как уже стало традицией, мы предлагаем небольшую игру, где вам необходимо при помощи знаний JS, CSS и HTML пройти ряд испытаний!

Зачем всё это?

Каждый день на Пикабу заходит 2,5 млн человек, появляется около 2500 постов и 95 000 комментариев. Наша цель – делать самое уютное и удобное сообщество. Мы хотим регулярно радовать пользователей новыми функциями, не задерживать обещанные обновления и вовремя отлавливать баги.

Что надо делать?

Например, реализовывать новые фичи (как эти) и улучшать инструменты для работы внутри Пикабу. Не бояться рутины и удаленной командной работы (по чатам!).

Вам необходимо знать современные JS, CSS и HTML, уметь писать быстрый и безопасный код ;) Хотя бы немножко знать о Less, Sass, webpack, gulp, npm, Web APIs, jsDoc, git и др.

Какие у вас условия?

Рыночное вознаграждение по результатам тестового и собеседования, официальное оформление, полный рабочий день, но гибкий график. Если вас не пугает удаленная работа и ваш часовой пояс отличается от московского не больше, чем на 3 часа, тогда вы тоже можете присоединиться к нам!

Ну как, интересно? Тогда пробуйте ваши силы по ссылке :)

Если вы успешно пройдете испытание и оставите достаточно информации о себе (ссылку на резюме, примеры кода, описание ваших знаний), и если наша вакансия ещё не будет закрыта, то мы с вами обязательно свяжемся по email.

Удачи вам! ;)