Чернобыль. Как это было - Анатолий Дятлов

Само по себе снижение мощности реактора по той или иной причине – явление нередкое, нет, пожалуй, операторов реактора, у кого бы это не случалось. Можно ли было поднимать мощность после этого, на что операторы должны были ориентироваться? На показания приборов и Регламент.

Согласно Регламенту снижение мощности реактора вручную или автоматически до любого уровня не ниже минимально-контролируемого считается частичным снижением мощности. Минимально-контролируемым уровнем считается мощность, при которой становится на автомат регулятор малой мощности, т.е. 8…100 МВт. Не вдаваясь в технические подробности, сошлюсь на запись в журнале оператора реактора, что он уменьшил уставку задатчика уровня мощности, сбалансировал регулятор и поставил на автомат. Не доверять этой записи нет оснований, потому что он в момент записи не мог и знать, как надо врать. И без этого нет оснований подозревать его во лжи.

Ещё один момент. В Регламенте записано, что при снижении ОЗР менее 15 стержней РР реактор должен быть заглушён. Каким был запас реактивности при 30 МВт – измерить нельзя, устройство замера не годится. Можно было сделать только прикидочный расчёт на основе известных в то время сведений по отравлению, мощностному коэффициенту реактивности. Согласно этому запас реактивности при провале мощности реактора был больше 15 стержней. Значит, нарушения персонал не допустил. Подробнее об этом чуть позднее.

Остановимся на вопросе об уровне мощности. Сразу надо сказать, что ни в одном эксплуатационном, проектном или директивном документе по реактору РБМК нет даже намёка на ограничение работать на какой-то мощности. Да это и не свойственно реакторам. В Регламенте прямо сказано, что длительность работы на минимально контролируемом уровне мощности не ограничивается. Тот же Регламент даёт рекомендацию при отделении энергоблока от электрической системы снизить мощность реактора до величины, обеспечивающей нагрузку механизмов собственных нужд станции, а это те же 200 МВт, за которые нас и обвиняют.

Поэтому нет никакого нарушения со стороны персонала, когда он начал снижать мощность. Кто бы ни распорядился делать это и почему. Я согласился с предложением Саши Акимова поднять мощность до 200 МВт после провала по очень простой причине: до 700 МВт, согласно Регламенту, надо подниматься не менее получаса, а у нас и работы на полчаса, мощность такая не нужна ни для замера вибрации турбины, ни для эксперимента по «Программе выбега ТГ» – по последней реактор вообще глушился. При работе на подводных лодках постоянно приходилось считать пусковое положение органов воздействия на реактивность, если после падения АЗ проходило какое-то время. Приходилось учитывать и отравление ксеноном, и другие эффекты реактивности. На реакторе РБМК с такой точностью расчёт сделать невозможно, но прикинуть вполне допустимо. По моей прикидке, до половины второго снижения запаса реактивности менее 15 стержней быть не могло. И сейчас в этом уверен.

Я же не ожидал подвоха со стороны станционного Отдела ядерной безопасности. Согласно требованиям нормативных документов Отдел периодически проводил измерения характеристик реактора, в том числе таких параметров, как паровой эффект реактивности (αφ) и быстрый мощностной коэффициент реактивности (αN). Вот последние данные, полученные оперативным персоналом для руководства в работе: αφ=+1,29 β и αN = -1,7 * 10-4β/МВт.

После аварии на других блоках станции измерили паровой эффект и получили ни много, ни мало αφ=+5 β. Разница большая, а отсюда и разница в воздействии на запас реактивности при пуске седьмого и восьмого ГЦН и при увеличении расхода питательной воды в сторону уменьшения запаса реактивности.

Мощностной коэффициент реактивности Отдел ядерной безопасности измерял на мощности, близкой к номинальной, возможно, он там такой и был, какой нам выдавали. А как выяснили после аварии, на низких мощностях (с какой начиная, до сих пор Научный руководитель и Главный конструктор – их организации, не уточнили) реактор имел не отрицательный, а положительный мощностной коэффициент, причём так и до сих пор неизвестно какой величины. И при снижении мощности получили не увеличение запаса реактивности на один стержень, а неизвестно какое снижение. Поэтому прогноз изменения запаса оказался ошибочным.

Знали или нет Научный руководитель и Главный конструктор реактора РБМК, что реактор в достаточно большом диапазоне мощности имел положительный мощностной коэффициент реактивности, сказать не берусь. Но что в практике это не учитывалось – точно. Станционный Отдел ядерной безопасности работал под их методическим руководством и, конечно, должен был измерять характеристики в наиболее неблагоприятных областях. Следовательно, Отдел подсказки от научных организаций не получил, а те, что получал, были, мягко говоря, не того качества. Ведь паровой эффект реактивности в 1,29 при действительном в 5 Отдел намерял по их методике.

Создателям реактора было ясно отрицательное влияние большого парового эффекта реактивности на динамические свойства реактора. Вот что пишет в записке следователю Главный конструктор РБМК академик Н.А. Доллежаль:

«В самом начале строительства канальных уран-графитовых реакторов, исходя из уровня знаний того времени (середины 60-х годов), активная зона реактора была спроектирована с использованием урана, обогащённого U–235 в 1,8%. Спустя некоторый срок эксплуатации первого реактора, стала очевидной целесообразность поднятия этого значения до 2 %, что позволило, в частности, в некоторой степени понизить отрицательное влияние парового коэффициента реактивности. Дальнейшее изучение всех параметров, характеризующих работу реактора, привело к выводу о целесообразности повышения обогащения урана до 2,4 %. Такие сборки с активными элементами изготовлены и удовлетворительно проходят представительные испытания на работающих канальных реакторах АЭС.

При создании активной зоны реакторов на этом уровне обогащения урана по всем данным влияние парового коэффициента реактивности локализуется. До этого, т. е. при обогащении урана 2 %, это влияние регулируется постановкой в каналы специальных поглотителей (ДП), что строго и предусматривается в эксплуатационных инструкциях. Отступление от них недопустимо, так как делает реактор «н е у п р а в л я е м ы м» (разрядка моя – А. Д.)

Полагаю, слово «неуправляемым» пояснения не требует. Реактор РБМК-1000 четвёртого блока имел уран 2 % обогащения, ДП в активной зоне не имел, по определению Главного конструктора – неуправляем. Указаний в эксплуатационных инструкциях не было и появиться им неоткуда было – в проектных материалах Главный конструктор сообщить не обеспокоился. В отчёте его НИКИЭТ, озаглавленном «Ядерная безопасность реакторов РБМК вторых очередей. Нейтронно-физические параметры», паровой коэффициент реактивности не превышает 1(3, а мощностной коэффициент отрицательный. Ладно, это расчёты. Жизнь вносит коррективы. Активные зоны реакторов РБМК формировались по расчётам НИКИЭТ. Не указали в проектных материалах. Знали, что в таком виде он неуправляем, и всё же делали.

Именно положительный паровой коэффициент (эффект) реактивности недопустимо большой величины делал положительным мощностной коэффициент реактивности. Чем это плохо?

У критичного реактора мощность удерживается на постоянном уровне. Если теперь каким-то способом (изменение расхода теплоносителя, питательной воды, давления первого контура) внесена положительная реактивность, то мощность начнёт возрастать. В правильно спроектированном реакторе от увеличения мощности вносится отрицательная реактивность (отрицательный мощностной коэффициент), которая скомпенсирует ранее внесённую реактивность, и мощность установится на новом, более высоком уровне. В этом заключается принцип саморегулирования. У реактора РБМК, по крайней мере на малой мощности, мощностной коэффициент оказался положительным. Теперь увеличение мощности реактора вносит дополнительную положительную реактивность, реактор начинает увеличивать мощность с большей скоростью, что вызывает ещё положительную реактивность и создаются условия для разгона реактора. Нельзя говорить, что такой реактор нисколько работать не может. Автоматический регулятор или оператор своими действиями могут удержать реактор от разгона. Но всё это до поры до времени. При достижении избыточной реактивности величины р (доля запаздывающих нейтронов) реактор уже разгоняется на мгновенных нейтронах с очень большой скоростью, и ничто его не может спасти от разрушения. Экзотические исследовательские реакторы в расчёт не принимаются.

Нормативный документ ОПБ-82 так требует проектировать реакторы:

СТАТЬЯ 2.2.2. ОПБ «Как правило, быстрый мощностной коэффициент реактивности не должен быть положительным при любых режимах работы АЭС и любых состояниях системы отвода тепла от теплоносителя первого контура. Если быстрый мощностной коэффициент реактивности положителен в каких-либо эксплуатационных режимах, в проекте должна быть обеспечена и обоснована безопасность реактора в стационарных, нестационарных и аварийных режимах».