Уроки Фукусимы, или Не выплеснуть ребенка вместе с водой

Авария на японской АЭС «Фукусима Дайичи» многими используется как аргумент против дальнейшего развития атомной энергетики.

На самом деле она лишь подтвердила уже известную аксиому: реакторы «дочернобыльского» типа должны выводиться из работы и замещаться современными атомными энергоблоками.

Чернобыльская авария разделила мировую атомную энергетику на три ступени:

• реакторы, введенные в работу в 1970-х годах (первое поколение), не подлежащие адаптации к новым требованиям безопасности;
• реакторы, введенные в эксплуатацию в 1970-80-х годах (первое и второе поколение), пригодные для частичного или полного приведения к новым требованиям безопасности;
• реакторы новых поколений (третье и разрабатываемое четвертое поколения), воплотившие в своей конструкции современные требования безопасности.

Устаревшие уже закрыли

Отбор по первой ступени был довольно жестким: например, в 1989 году был навсегда остановлен не доработавший свой ресурс энергоблок № 2 Белоярской АЭС с водографитовым канальным реактором АМБ-200, поскольку затраты на его приведение к современным требованиям безопасности оказывались экономически неэффективными в сравнении с объемом выработки электроэнергии.

По второй ступени прошло большинство из ныне эксплуатируемых энергоблоков. Например, от реакторов РБМК Ленинградской, Курской и Смоленской АЭС неизменным осталось только название: все остальное, от структуры ядерного топлива до вспомогательных систем, претерпело кардинальные изменения.

Максимальный объем работ выполнялся в процессе подготовки энергоблоков к продлению расчетного срока эксплуатации: этот подготовительный период, обычно составляющий не менее 5‑6 лет, сопровождался максимально возможной модернизацией энергоблоков. В соответствии с изменившейся концепцией устанавливались новые системы безопасности, в том числе действующие по «пассивному» принципу, то есть в силу законов природы, без участия человека или автоматики.

При этом очевидно, что полностью преобразовать энергоблоки с многолетним опытом эксплуатации удается не всегда: порою конструктивные особенности уже существующего реактора не позволяют «навесить» дополнительную систему безопасности в полнофункциональном режиме.

Зато третья ступень атомных энергоблоков полностью учла чернобыльский опыт, одним из основных составляющих которого явилось воплощение пассивных принципов безопасности. Но эти энергоблоки нового поколения сегодня только вступили в строй (Тяньваньская АЭС в Китае) либо находятся в стадии сооружения (Ленинградская АЭС-2, Нововоронежская АЭС-2) или проектирования (Балтийская АЭС, Нижегородская АЭС).

Не сгущая красок

Реакторы «Фукусимы Дайичи» относятся к «дочернобыльским» энергоблокам первого поколения (не случайно энергоблок № 1 лишь считанные недели недоработал до назначенного вывода из эксплуатации). К тому же тип «кипящих» реакторов имеет специфику, плохо поддающуюся модернизации до современных уровней безопасности. Но даже этот устаревший тип смог бы преодолеть катаклизм, если бы не наложение управленческих ошибок.

Тем не менее при всей тяжести аварии «Фукусима» совершенно несопоставима с Чернобылем. На Чернобыльской АЭС – бескорпусной реактор РБМК (на жаргоне атомщиков – «штабель»), уникальное творение Советского Союза: по сути, действительно штабель из графитовых блоков, помещенный в бетонную шахту. Последствия теплового взрыва реактора: механическое разрушение активной зоны с выбросом в окружающую среду фрагментов ядерного топлива и широкого спектра радионуклидов (в том числе долгоживущих); затем – двухнедельное горение графитового «штабеля», разносившее с дымом опасные для здоровья «горячие частицы» на огромные расстояния.

На АЭС «Фукусима Дайичи»: корпусные реакторы (устаревшие, «дочернобыльские»), как и все основные сооружения станции, успешно выдержали и мощнейшее 9‑балльное землетрясение, и 14‑метровую волну цунами, удержав в себе практически все наиболее опасные продукты реакции деления.

Но «кипящие» реакторы (BWR) первого поколения (в России такого типа реакторов вообще нет) имеют ряд конструкционных недостатков, которые не устранить никакими модернизациями.

Рассмотрим лишь один пример: стержни управления и защиты находятся в нижней части реактора и вводятся в активную зону снизу вверх. В то время как современная концепция предусматривает аварийное введение стержней СУЗ сверху вниз – то есть фактически падение без каких‑либо усилий извне, просто под действием силы тяжести, которую «отключить» физически невозможно.

Однако в реакторах BWR такой принцип невыполним: над активной зоной расположены центробежные и жалюзийные сепараторы пара (то есть стержням СУЗ места нет), к тому же физика реактора подразумевает наиболее эффективное воздействие именно снизу. На «Фукусиме» стержни СУЗ по сигналу сейсмодатчиков сработали штатно и погасили реакцию. Однако их «нижнее» расположение, подразумевающее проходки в нижней части корпуса реактора, могло впоследствии сыграть негативную роль в сохранении его герметичности и способствовать выходу радиоактивной воды в гермооболочку (а далее – во внешнюю среду).

Техникой управляют люди

К недоработкам японских атомщиков можно отнести и отсутствие системы подавления водорода (который образовывался в ходе высокотемпературной пароциркониевой реакции, для снижения давления «сдувался» персоналом сначала из реактора в гермооболочку, затем из гермооболочки попадал под своды реакторного зала и там взрывался, разнося «шатер» строительных конструкций). Главная же проблема носит организационный характер.

Питание главных циркнасосов, ответственных за расхолаживание реактора, было выполнено с трехступенчатым резервированием. В результате останова энергоблоков отключилось рабочее питание собственных нужд станции. Из-за землетрясения было потеряно питание через резервные трансформаторы от энергосистемы. Резервные дизель-генераторы (не только электрическую «начинку», но даже баки с дизтопливом) привело в негодность цунами. Включилась система «последнего шанса»: аккумуляторное питание, рассчитанное на несколько часов.

В этот момент, понимая, что возобновить другие ступени электроснабжения не удастся, еще можно было принять управленческое решение о заливе реакторов морской водой с помощью нештатных средств (пожарных машин, армейских водопомп). Это однозначно подписывало «смертный приговор» дальнейшей эксплуатации энергоблоков, но сводило к минимуму общественные последствия аварии. Однако такое решение было принято с очень большим запозданием, что и вывело аварию на катастрофический уровень.

Организационный просчет был предопределен спецификой атомной отрасли Японии: АЭС находятся в собственности различных компаний, вследствие чего затруднен обмен информацией и единый подход к поддержанию квалификации специалистов, отсутствуют единые системы взаимопомощи и реагирования на чрезвычайные ситуации. Кстати, подобная картина складывалась и накануне Чернобыльской аварии: атомные станции СССР разделились между двумя министерствами (Министерство среднего машиностроения и Министерство энергетики), отсутствовали единые принципы управления и подготовки персонала, межведомственные барьеры затруднили обмен опытом среди специалистов, принцип корпоративности препятствовал объективной оценке информации о происшествиях…

Работа над ошибками

Тем не менее даже «дочернобыльские» реакторы с конструктивными недостатками, присущими типу BWR, продемонстрировали относительную устойчивость к невиданным масштабам разразившегося катаклизма. А современный уровень атомной энергетики, основываясь на уроках Чернобыля, уже не допускает и возможности повторения Фукусимы. В России это обеспечивают как организационные, так и технические меры.

В организационном плане все АЭС сосредоточены в руках одной компании: ОАО «Концерн Росэнергоатом». Это обеспечивает единство подхода к эксплуатации энергоблоков и подготовке персонала, общедоступность информации, взаимные проверки, а при отклонениях в работе – объективный анализ. На каждой станции существует подразделение ГО и ЧС (чего не хватило японцам для организованности действий), а в целом по концерну – Кризисный центр с круглосуточным дежурством специалистов и авиагруппа ОПАС (Оказание помощи атомным станциям), готовая оперативно вылететь на любую АЭС.

В техническом плане проекты современных реакторов опираются прежде всего на пассивные системы безопасности (человек – хорошо, автоматика – отлично, а законы природы – лучше всего: их невозможно «отключить»).

Физика реактора обеспечивает отрицательную реактивность (в Чернобыле к аварии привела положительная обратная связь). На случай отключения всех насосов аварийное расхолаживание реактора основывается на принципе естественной циркуляции воздуха (так называемой «самотяге»: отбирая тепло у реактора, нагретый воздух поднимается вверх, а охлажденный теплоноситель стекает вниз).

Существуют пассивные системы отвода тепла не только от реактора, но и от гермооболочки. Системы аварийного ввода замедлителя реакции (бора) и аварийного охлаждения активной зоны также «самотеком» вливают в реактор запас воды, компенсируя ее исчезновение, например, в результате течи. Системы химического подавления водорода делают невозможным подобие фукусимских взрывов. В случае самого тяжелого развития аварии устройство локализации расплава топлива не позволит раскаленной массе кориума «утечь» за пределы реакторного помещения.

Технические системы энергоблока имеют штатные места подключения внешних источников питания, которыми оснащены станционные подразделения ГО и ЧС. Энергоблоки АЭС оснащены резервными пунктами управления, а станции в целом – защищенными пунктами управления производственной деятельностью, что позволяет осуществлять штатный останов и расхолаживание реакторов даже в случае необходимости покинуть основные рабочие места. Мощный контаймент заключает внутри себя все радиационно-опасное оборудование, удерживая радионуклиды при любом сценарии развития аварии…

Перечислять системы можно еще долго, но вывод очевиден: современные проекты атомных энергоблоков предусматривают безопасность не только при различных авариях, но и при наложении ряда факторов (что произошло в Фукусиме). К подобному уровню, насколько это было возможно, «подтянули» и ранее построенные энергоблоки.

В Чернобыле взорвался «паровоз Черепановых». На Фукусиме потерпел крушение «Пыхтящий Билли». Наверное, вместо того чтоб отказываться от поездок, лучше пересесть на «Сапсан»?

Логин:
Пароль:
Запомнить меня
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь: