Летом 1986 года в разрушенном четвёртом энергоблоке Чернобыльской АЭС происходило нечто, чего не видел ни один человек.
Тонны раскалённого топлива, бетона, песка, металла и материалов реактора превратились в вязкую радиоактивную массу. Она стекала вниз по трубам, коридорам и технологическим проёмам, застывала причудливыми наплывами и продолжала выделять тепло.
Никто точно не знал, где находится большая часть ядерного топлива.
Не провалилось ли оно глубоко под здание? Может ли расплав добраться до воды? Способен ли разрушенный реактор снова перейти в опасное состояние?
По старым планам ориентироваться было трудно: взрыв изменил внутреннее устройство блока. Некоторые помещения обрушились, проходы исчезли, а там, где раньше находились лестницы и стены, лежали многотонные завалы.
Чтобы понять, что происходит внутри, учёным пришлось буквально искать реактор в его собственных руинах.
Что осталось от активной зоны
До аварии в четвёртом блоке находилось около 190 тонн ядерного топлива.
После взрыва часть вещества была выброшена наружу в виде фрагментов, аэрозолей и мельчайших горячих частиц. Значительная доля осталась внутри разрушенного здания, но уже не в прежней форме.
Высокая температура расплавила топливо, металлические конструкции, бетон и песчано-серпентинитовую смесь, которую сбрасывали с вертолётов. Так возникли лавообразные топливосодержащие материалы — их часто сокращённо называют ЛТСМ или FCM.
Это была не чистая масса урана.
Чернобыльская «лава» представляла собой сложный материал, в котором соединения урана перемешались с кремнием, цирконием, металлами и продуктами разрушения здания. Исследования выявили несколько разновидностей таких масс: чёрные, коричневые, пористые, керамические и похожие на застывшее стекло.
По оценкам, внутри объекта «Укрытие» находились сотни тысяч кубических метров радиоактивных отходов, в том числе около 1250 тонн лавообразных топливосодержащих материалов. Это число не означает наличие такого количества чистого ядерного топлива: основную массу составляли примеси, бетон, песок и другие расплавленные вещества.
Сама Чернобыльская АЭС определяет топливосодержащие материалы гораздо шире: к ним относятся фрагменты активной зоны, остатки топливных сборок, расплавы, растворы, пыль и другие вещества с заметным содержанием ядерного топлива. Сегодня они рассматриваются как долгоживущие радиоактивные отходы.
Но в мае 1986 года учёные ещё не знали ни точного количества этих масс, ни маршрутов, по которым они двигались.
Вода под реактором: какой опасности боялись на самом деле
Под реактором располагалась система помещений и бассейнов-барботеров.
Они были частью аварийной системы: в случае разрыва труб пар должен был проходить через воду и конденсироваться. После взрыва нижние помещения оказались затоплены водой из разорванных коммуникаций и пожарных рукавов.
В это же время внутри блока формировался высокотемпературный расплав.
Правительственная комиссия опасалась, что горячая топливосодержащая масса может попасть в большие объёмы воды. Быстрое испарение создало бы давление, разрушило дополнительные конструкции и выбросило наружу радиоактивные вещества.
Но позднее вокруг него выросла легенда о возможном взрыве мощностью от двух до пяти мегатонн, который якобы уничтожил бы Киев, Минск или значительную часть Европы.
Такой сценарий научно не подтверждён.
Расплав реактора не мог превратиться в полноценный ядерный заряд. Для атомного взрыва мегатонного класса требуются специальное топливо, определённая геометрия, сверхбыстрое достижение надкритического состояния и система инициирования. Бесформенная смесь низкообогащённого топлива, бетона и металла такими свойствами не обладала.
Возможен был паровой взрыв — мощный физический процесс при резком контакте горячего материала с водой. Он мог разрушить часть здания и привести к новому радиоактивному выбросу, но не к термоядерной катастрофе мегатонного масштаба.
Позднейшие исследования показали ещё одну важную деталь: часть расплава действительно достигла затопленных помещений и взаимодействовала с водой. При быстром охлаждении образовался светлый пористый материал, похожий на пемзу. Предсказанного глобального взрыва не произошло.
Реальная угроза была серьёзной — но поздняя легенда увеличила её до физически невозможных размеров.
Трое мужчин, которых ошибочно назвали смертниками
Чтобы уменьшить риск, воду из нижних помещений решили удалить.
Для этого требовалось открыть задвижки в затопленной части здания. Вниз отправились сотрудники станции Алексей Ананенко, Валерий Беспалов и Борис Баранов.
Их часто называют «чернобыльскими водолазами». В интернете десятилетиями рассказывали, что трое мужчин нырнули в полностью затопленный подвал и умерли от лучевой болезни через несколько дней.
Они передвигались по тёмным техническим коридорам, где местами действительно стояла вода. Операция была опасной, однако это не было плаванием под водой с аквалангами. Ананенко знал расположение коммуникаций, Беспалов участвовал как специалист, а Баранов сопровождал группу. Мужчины нашли задвижки и открыли путь для отвода воды.
После этого пожарные насосы продолжили откачку. Из нижних помещений были удалены тысячи тонн воды; операция завершалась в первых числах мая.
Никто из троих не умер через несколько дней.
Алексей Ананенко и Валерий Беспалов были живы много лет. Борис Баранов умер в 2005 году, почти через девятнадцать лет после Чернобыля. В 2018 году участники операции были награждены украинским орденом «За мужество».
Почему же возникла легенда об их немедленной гибели?
Вероятно, она выросла из сочетания секретности, отсутствия информации и привычного представления о Чернобыле: если человек вошёл в сильно загрязнённое помещение, значит, он непременно должен был вскоре умереть.
Но радиационный риск определяется не одним фактом присутствия. Важны мощность дозы, продолжительность работы, расстояние до источника, защита и конкретный маршрут.
Подвиг этих людей не становится меньше от того, что они выжили.
Наоборот, правда возвращает им имена и отнимает у истории ненужную театральность.
Зачем под реактор отправили шахтёров
После удаления воды оставался другой страх: расплав продолжит опускаться, разрушит бетонные перекрытия и проникнет в грунт.
Под блоком решили создать дополнительную систему охлаждения.
Для этого требовалось проложить тоннель под зданием и подготовить помещение, куда можно было установить теплообменник. Работу поручили шахтёрам, прибывшим главным образом из угольных бассейнов Украины и других регионов СССР.
Они прокладывали тоннель в тяжёлых условиях: жара, теснота, сложная вентиляция и необходимость работать рядом с разрушенным реактором.
В популярных фильмах шахтёров часто изображают полностью обнажёнными. Свидетельства участников подтверждают, что из-за высокой температуры некоторые действительно снимали часть одежды. Однако сцена, где вся смена демонстративно работает нагишом, является художественным преувеличением.
Главная деталь этой операции звучит парадоксально.
Тоннель построили. Пространство под реактором укрепили. Но первоначально задуманную активную систему охлаждения в полном виде так и не пришлось использовать.
Расплав остывал и застывал раньше, чем ожидалось. В подготовленное пространство вместо работающего теплообменника залили бетон, укрепив основание здания.
Значит ли это, что шахтёры работали напрасно?
Весной 1986 года никто не мог с уверенностью предсказать движение расплава. Решения принимали при остром дефиците данных, а цена ошибочного бездействия могла быть чрезвычайно высокой.
Шахтёры строили не то, что точно понадобится, а то, без чего комиссия не решалась рисковать.
Как учёные искали топливо сквозь стены
Даже после строительства «Укрытия» местонахождение топлива оставалось одной из главных загадок.
Часть помещений была недоступна из-за завалов и мощных радиационных полей. Роботы проходили не везде. На старых схемах отмечались комнаты, к которым больше не существовало безопасного пути.
Исследовательские группы использовали дозиметрию, видеокамеры, бурение и специальные скважины.
Иногда отверстия пробивали через бетонные стены. Внутрь вводили приборы, осветители и камеры. Если дозиметр показывал резкий рост излучения, это могло означать, что поблизости находится топливосодержащая масса.
Учёным приходилось работать почти как археологам, только вместо древнего города перед ними лежал разрушенный реактор.
Постепенно выяснилось, что расплав двигался по нескольким направлениям. Он проходил через нижние части реактора, парораспределительные коридоры и технологические проёмы, образуя потоки и скопления на разных отметках.
Представление о едином огромном «ядре», которое прожигает себе путь прямо к центру Земли, оказалось неверным.
Расплав не был однородным шаром. Он разделился, растёкся, вступил во взаимодействие со строительными материалами и застыл в нескольких помещениях.
Причём даже спустя десятилетия полная карта распределения топлива оставалась неизвестной. В официальном докладе МАГАТЭ подчёркивалось, что исчерпывающих сведений о количестве и расположении топлива внутри «Укрытия» долгое время не существовало.
"Слоновья нога": самый знаменитый кусок Чернобыля
В одном из помещений под реактором исследователи обнаружили массивный наплыв застывшего материала.
Из-за складчатой поверхности его назвали «Слоновьей ногой».
На фотографиях она выглядит почти безобидно: тёмная растрескавшаяся масса, похожая на застывшую лаву или огромный кусок коры дерева.
Но при обнаружении приблизиться к ней было крайне опасно.
В публикациях часто встречается цифра около 10 тысяч рентген в час. Она относится к ранним оценкам мощности излучения возле массы в первые годы после аварии. При таком поле длительное нахождение рядом действительно могло привести к смертельной дозе. Первое задокументированное изображение было получено в 1996 году Артуром Корнеевым: из-за мощного облучения он не мог пользоваться автоспуском, а камера быстро выходила из строя.
Сегодня уровень радиации у «ноги слона» составляет около 1 000 рентген в час, но это всё равно смертельно опасно. Кориум продолжает выделять тепло и останется серьёзной угрозой в течение десятков тысяч лет
Активность короткоживущих изотопов со временем снижалась. Материал охлаждался, менялась его структура, а мощность дозы постепенно уменьшалась. Он всё ещё остаётся высокоактивным объектом, но значения 1986–1988 годов нельзя механически переносить в настоящее.
Не является «Слоновья нога» и всем содержимым реактора.
Это лишь одно из нескольких скоплений лавообразных топливосодержащих материалов. Само название неофициальное, хотя сегодня его использует даже Чернобыльская АЭС в справочных материалах.
Со временем поверхность массы начала разрушаться. Стеклоподобный материал трескается и превращается в частицы и радиоактивную пыль.
Поэтому современная опасность состоит не только во внешнем излучении, но и в возможности распространения загрязнённой пыли при демонтаже конструкций.
.Мог ли реактор запуститься снова
После аварии цепная реакция в прежнем виде прекратилась: активная зона была разрушена, геометрия топлива изменилась, а значительная часть веществ перемешалась с поглощающими и строительными материалами.
Однако вопрос критичности полностью не исчез.
Внутри топливосодержащих масс оставался уран. Если вода проникала в определённые скопления, она могла замедлять нейтроны и менять условия размножения. Поэтому учёные контролировали нейтронную активность и состояние воды внутри «Укрытия».
Это не означало, что реактор способен внезапно взорваться как атомная бомба.
Речь шла о возможности локального самоподдерживающегося процесса или кратковременного увеличения числа делений в отдельных скоплениях топлива. Подобное событие могло осложнить работы, повысить излучение или привести к дополнительному загрязнению, но не создать ядерный взрыв оружейного типа.
Для контроля применяли нейтронопоглощающие вещества и следили за поступлением воды.
После сооружения Нового безопасного конфайнмента количество осадков, попадающих внутрь старого «Укрытия», существенно уменьшилось. Но высыхание тоже создало отдельную проблему: пыль легче поднимается в воздух, а поведение некоторых топливных скоплений требует постоянного наблюдения.
Чернобыльский объект остаётся не замороженным памятником, а медленно меняющейся физико-химической системой.
Почему саркофаг построили за несколько месяцев
К лету 1986 года стало ясно: разрушенный блок необходимо закрыть до зимы.
Открытые конструкции продолжали выбрасывать радиоактивную пыль. Осадки проникали внутрь, вода контактировала с загрязнёнными материалами, а ветер разносил частицы по промышленной площадке.
Так появился объект «Укрытие», часто называемый саркофагом.
Его строили в чрезвычайных условиях, используя дистанционную технику, мощные краны и крупные элементы, которые устанавливали с минимальным участием людей на опасных участках.
Конструкции нередко монтировали без обычной точности: рабочие не могли долго находиться рядом, а проверить качество каждого соединения было невозможно.
К ноябрю 1986 года основные работы завершили.
«Укрытие» снизило выброс радиоактивных веществ и позволило продолжить эксплуатацию соседних блоков. Но оно не было герметичной и вечной оболочкой.
Часть его элементов опиралась на повреждённые стены четвёртого блока, состояние которых точно оценить не удалось. Внутрь попадала вода, металл корродировал, бетон разрушался.
Главной долгосрочной угрозой стал уже не мифический мегатонный взрыв, а возможное обрушение старых конструкций с выбросом радиоактивной пыли. Именно для решения этой проблемы десятилетия спустя над блоком возвели Новый безопасный конфайнмент.
Семь главных мифов о том, что происходило под реактором
Миф 1. Расплав мог взорваться с мощностью в несколько мегатонн
Нет. Опасность парового взрыва и нового выброса существовала, но ядерный взрыв уровня термоядерного оружия был физически невозможен.
Миф 2. Трое «водолазов» погибли через несколько дней
Нет. Все трое пережили операцию; двое были живы и спустя более тридцати лет.
Миф 3. Они плыли под водой с аквалангами
Нет. Мужчины проходили по затопленным техническим коридорам. Вода присутствовала, но операция не выглядела как глубоководное погружение.
Миф 4. Шахтёры установили холодильник, который спас Европу
Они построили тоннель и подготовили основание для охлаждающей системы. Однако активный теплообменник в итоге не потребовался; пространство укрепили бетоном.
Миф 5. Под реактором находится единое расплавленное ядро
Нет. Топливосодержащие материалы растеклись по нескольким помещениям и застыли в разных формах.
Миф 6. «Слоновья нога» — это всё топливо четвёртого блока
Нет. Это одно из известных скоплений чернобыльской лавы.
Миф 7. Реактор до сих пор может взорваться как атомная бомба
Нет. Контроль критичности необходим, но оружейный ядерный взрыв невозможен из-за состава и геометрии топлива.
Самая страшная находка была не под землёй
Учёные искали под четвёртым блоком новую катастрофу.
Они опасались воды, расплава, пара, разрушения перекрытий и повторного роста нейтронной активности. Часть угроз удалось предотвратить. Часть оказалась переоценена. Другие обнаружились лишь спустя годы — разрушающиеся конструкции, радиоактивная пыль и необходимость когда-нибудь извлечь топливосодержащие массы.
Но главная находка была не материальной.
Чернобыль показал, что после крупной ядерной аварии невозможно быстро провести границу между концом катастрофы и началом ликвидации.
Взрывы продолжались секунды. Пожары — дни. Строительство первого «Укрытия» — месяцы. А работа с тем, что застыло внутри, продлится ещё десятилетия.
И всё же остаётся вопрос: почему реактор вообще обладал особенностями, которые позволили обычному испытанию закончиться разрушением блока?
Ответ на него знали не только операторы.
3 июля 1986 года на закрытом заседании Политбюро обсуждались недостатки РБМК, ошибки конструкторов и сведения, которые годами не доходили до персонала станций.
Об этом — в пятой части документального цикла «Чернобыль: рассекреченная хроника»:
"Политбюро знало правду о РБМК: кого на самом деле обвиняли в закрытых документах"
Что удивило вас больше: реальная история трёх сотрудников станции, неиспользованный тоннель шахтёров или то, что точное расположение топлива не удалось установить даже спустя десятилетия?
МАГАТЭ. Исследования состава и старения чернобыльских лавообразных топливосодержащих материалов.
МАГАТЭ. Environmental Consequences of the Chernobyl Accident and Their Remediation.
МАГАТЭ. Материалы по обращению с тяжело повреждённым ядерным топливом.
МАГАТЭ. Руководство по извлечению и обращению с топливосодержащими материалами.
Государственное специализированное предприятие «Чернобыльская АЭС». Материалы о топливосодержащих массах объекта «Укрытие».
Научные исследования формирования и распространения чернобыльских лав.
Документы о строительстве объекта «Укрытие» и создании Нового безопасного конфайнмента.
Материалы исследований нейтронной активности и критичности внутри объекта «Укрытие».