«Без ядерной энергетики говорить
о мировом энергетическом балансе
невозможно»
В. В. Путин, Президент РФ
  • Слайд 1
  • Слайд 3
  • Слайд 2
  • Слайд 4
Экология и атомная энергетика

Чернобыль: причины и последствия

Вначале — сухие слова из Отчета Научного комитета ООН по воздействию атомной радиации (2000 год): «Авария на ЧАЭС произошла во время технических испытаний в режиме малой мощности, проводившихся на реакторе четвертого блока станции. Системы безопасности реактора были отключены, в результате чего его нештатный, неустойчивый режим работы привел к резкому, неконтролируемому подъему мощности, что вызвало серию паровых взрывов, которые разрушили сам реактор и повредили его здание. Выброшенные взрывом обломки активной зоны реактора вызвали более 30 очагов возгорания на крыше, покрытой легко воспламеняющимся гудроном».

Все это произошло в ночь с 25 на 26 апреля 1986 года. В результате мощного теплового взрыва на ЧАЭС была выброшена наружу часть ядерного топлива и графита четвертого энергоблока (суммарный выброс нуклидов не превысил 3.5% их общего количества, накопленного в реакторе РБМК-1000). Горящие обломки упали на крышу машинного зала и другие объекты, образовалось множество очагов пожара. Огромная, многотонная крышка ядерного реактора взрывом была поднята и отброшена.

В основном рабочем элементе энергоблока ЧАЭС — реакторе РБМК-1000 — в качестве замедлителя нейтронов до тепловых скоростей (в этом случае, как мы знаем, вероятность процесса деления ядра при захвате нейтрона максимальна) использовался графит, в качестве теплоносителя — вода. Ядерным топливом в реакторе РБМК-1000 был уран. В работающем реакторе нейтроны осуществляли процесс деления урана с выделением тепла и образованием продуктов деления. Вот список того, что образуется в активной зоне реактора в результате ядерных процессов: короткоживущие и долгоживущие радионуклиды, твердые и газообразные, инертные и химически активные вещества, способные испускать альфа-, бета- и гамма-излучение.

Принципиально важно то, что у реакторов такого типа отсутствовал специальный высокопрочный корпус, который обязателен для реакторов типа ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор), которые производятся сейчас в нашей стране и за рубежом. Объяснялось это просто: реакторы типа чернобыльского позволяли наращивать мощность до высоких значений в 1000 и даже 1500 МВт, экономя на затратах на строительство реакторных корпусов. Для экономики важно и то, что загрузка свежим ядерным топливом в таких реакторах возможна без остановки реактора, «на ходу».

Что же происходило 25 июля 1986 года на четвертом блоке ЧАЭС? Имели место проектные испытания одной из важных систем безопасности, в которой предусматривалось использование электроэнергии, вырабатываемой при вращении уже останавливающихся турбогенераторов. Моделировались условия произошедших одновременно двух аварий сложного типа — когда разрывается трубопровод охлаждения реакторной зоны и происходит полная потеря электроснабжения АЭС. Представьте себе — у вас в доме возникает пожар, огонь подбирается к газовому баллону, а Горводоканал отключил воду! Что способно остановить катастрофическое развитие ситуации — это и предполагалось исследовать в ходе испытаний. Выработать электроэнергию для аварийных насосов системы охлаждения активной зоны казалось возможным за счет инерции вращения уже останавливающихся турбогенераторов. Именно в этом была опасность моделируемой ситуации — как считалось в ходе «учений», при отсутствии охлаждения могли возникнуть перегрев и плавление активной зоны. Попросту говоря, предполагалось изучить, хватит ли вырабатываемой таким образом электроэнергии для запуска насосов системы охлаждения активной зоны реактора. Вообще говоря, такое исследование представляло собой комплексное исследование рабочих параметров всего энергоблока. Желание проверить режимы работы энергоустановки в экстремальной, но реально возможной ситуации, не вызывает возражений в принципе, но вопрос в том, насколько принятые меры безопасности соответствовали уровню сложности испытаний.

Вывод, который был сделан Научным комитетом ООН после долгого и тщательного изучения причин аварии таков: «Авария явилась результатом как конструктивных недостатков реактора (высокого положительного коэффициента реактивности при определенных условиях), так и недопустимых ошибочных действий операторов, произвольно отключивших аварийные системы защиты». Иначе говоря, нейтроннофизические и теплогидравлические характеристики активной зоны реакторной установки, а также спроектированная для этого типа реакторов система управления и защиты не удовлетворяли принципам создания динамически устойчивых безопасных систем. Неудовлетворительные с точки зрения безопасности характеристики активной зоны РБМК были усугублены ошибками, допущенными при конструировании системы управления реактором: поглощающих нейтроны графитовых стержней, располагающихся в специальных каналах и тоже охлаждаемых водой.

Но это лишь краткое резюме детального анализа причин произошедшей трагедии. А реальным фактом аварии, произошедшей, как говорится в отчетах, «в результате нарушения персоналом инструкций по управлению установкой, наложившихся на недостатки конструкции органов регулирования и ядерно-физических характеристик реактора РБМК-1000», стал неконтролируемый разгон реактора, окончившийся тепловым взрывом и разрушением активной зоны реактора.

Не так давно, в публичной печати, своим мнением о произошедшем 26 апреля 1986 года поделились руководители следственной бригады Генпрокуратуры СССР Юрий Потемкин и Петр Иванов, работавшие непосредственно в зоне аварии. Приведем некоторые выдержки из их статьи:

«Безопасность ядерных энергетических установок, являющихся при нарушении правил их эксплуатации потенциально взрывоопасными, обеспечивается качественным проектированием и строительством, наличием соответствующего оборудования контроля за его состоянием и технологическими процессами в ходе эксплуатации, правильной организацией работ, уровнем квалификации и дисциплиной персонала, строгим контролем за соблюдением технологических регламентов, постоянным контролем за работой на этих установках. Авария на Чернобыльской АЭС явилась результатом грубых нарушений ряда перечисленных принципов. Руководители станции не обеспечили надлежащее выполнение требований правил безопасной эксплуатации атомных энергетических установок, не добились повышения персональной ответственности каждого работника за строгое соблюдение технологической дисциплины, не уделяли должного внимания вопросам профессиональной подготовки оперативного персонала. Подготовка кадров проводилась с нарушениями требований Руководящих указаний по организации работы с персоналом на энергетических предприятиях и в организациях, утвержденных министром энергетики и электрификации СССР. Как следствие сменный персонал имел слабые, не подкрепленные опытом знания. Впервые назначаемые на должности начальников смен цехов и энергоблоков не проходили необходимого обучения, дублирования на соответствующих рабочих местах. Вся эта работа была отдана на откуп начальникам цехов. Более того, член центральной комиссии по проверке знаний персонала сам не был аттестован комиссией вышестоящей организации. Должностные инструкции разрабатывались теми сотрудниками, чьи обязанности они регламентировали, не пересматривались либо это было чисто формальным актом. Результат - многочисленные остановки блоков и аварии по вине персонала из-за низкой технологической дисциплины и нарушений регламентов».

...Уже через пять минут на место аварии прибыло 14 пожарных, а через два часа там работали 250 человек. На первом этапе борьбы с огнем и выбросами нуклидов в образовавшийся кратер сбрасывали с вертолетов специальные составы, поглощающие нейтроны, и материалы для гашения огня. Было сброшено около 5000 тонн свинца, соединений бора, доломита, песка и глины и пр. Сначала вертолеты для более точного сброса груза зависали над реактором, но полученные пилотами дозы были слишком высокими, так что материалы стали сбрасывать во время пролета над реактором. Неточность попадания привела к новым разрушениям и распространению радиоактивного загрязнения. На 7-10 день сброс материалов был уменьшен, а затем вовсе прекращен. Расплавившиеся материалы активной зоны стекали на дно шахты реактора, образуя слой металлизированного топлива. Соприкосновение его с водой вызвало образование пара, что способствовало резкому увеличению интенсивности радиоактивных выбросов. Примерно через 9 дней эта лава затвердела, перестала взаимодействовать с окружающими материалами, так что выделение тепла резко уменьшилось, и интенсивность выброса нуклидов снизилась в сотни раз.

В атмосферу было выброшено огромное количество продуктов ядерного деления урана — примерно 50 млн. Ки. Радиоактивное загрязнение местности сформировалось в результате выпадений из двух источников: из радиоактивного облака первичного выброса и из струи летучих радиоактивных продуктов, интенсивное истечение которых из разрушенного реактора продолжалось около десяти дней.

Радиоактивные облака после взрыва и выброса перемещались над землей. При прохождении в местах выпадения осадков происходило «вымывание» радиоактивных веществ и выпадение их на землю. В этом случае интенсивность выпадения нуклидов была в десятки раз выше, чем при прохождении сухого облака. Выпавшие радиоактивные осадки становились источником бета- и гамма-излучения, приводя к внешнему и внутреннему облучению населения (при потреблении загрязненной води и пищи).

Вот выдержка из рабочего отчета тех лет Председателю Совета министров СССР: «Изучен изотопный состав загрязненной атмосферы и местности: основными компонентами загрязнения являются изотопы йода-131, теллура-132, стронция-89, нептуния-239, рутения-103, строниция-90. В первые недели особую опасность представляет изотоп йода-131 (содержание 10-50%), легко попадающий в организм человека с пищей (особенно с молоком), затем изотопы стронция-89 (период полураспада 2 месяца), стронция-90 (28 лет) и цезия-137 (30 лет)». В ближней зоне на поверхности земли было обнаружено большое количество высокоактивных «горячих» частиц, очень опасных при попадании в легкие.

Летучие элементы – йод, цезий — поднимались из разрушенного реактора на большую высоту, вплоть до стратосферы, и разносились на огромные расстояния. Уже через 36 часов радиоактивные облака оказались на расстоянии в 1200 км, в Швеции, 2-5 мая такие облака регистрировались в Японии, Китае, Индии, Канаде, США. Есть сведения, что выпадение радиоактивных осадков продолжалось в течение почти 3-х недель. Интенсивность загрязнения в некоторых районах европейских стран была не ниже чем в России, Украине, Белоруссии. Наибольшее количество радиоактивных продуктов распространилось с ветрами на территории Румынии, Польши, Болгарии, Югославии, скандинавских стран. Максимальное радиоактивное загрязнение этих территорий оказалось, к счастью, небольшим и кратковременным. Уровни радиации не превышали норм радиационной безопасности для населения, разработанных МАГАТЭ.

Радиоактивная загрязненность территории определяется количеством выпавших на нее радионуклидов, а численно характеризуется количеством распадающихся атомов вещества за единицу времени. Об этих единицах измерения мы уже говорили выше. Добавим теперь, что введение в качестве единицы активности беккерелей (Бк) вместо кюри (Ки) обусловлено реально малой величиной активности радионуклидов, выделяющихся в окружающую среду. Так, например, накопление нуклидов в воде или в донных отложениях за несколько десятков лет повышает естественную фоновую активность на мизерную величину — примерно 10-12 - 10-14 Ки в расчете на один килограмм массы. Активность нуклидов, осевших на почве, или содержащихся в воздухе, также очень мала, поэтому ее удобнее измерять в Бк.

Считается, что территория может стать относительно чистой, когда пройдут десять периодов полураспада. Но меры, которые были предприняты тогда, в первые дни и месяцы после аварии, оказались разумными, своевременными и действенными и позволили уберечь от отравления радиацией большую часть загрязненной зоны. Конечно, победить законы физики невозможно, радиоактивные ядра распадаются со скоростью, предусмотренной природой. Но максимально дезактивировать почвы, не позволить радионуклидам проникнуть в воду рек и озер, создать защитный «саркофаг» над развалинами разрушенного реактора — это удалось.

Ни одна из медицинских проблем последнего времени не вызывала таких ожесточенных споров, как проблема здоровья людей после аварии на ЧАЭС. Даже в оценке столь плохо еще изученного заболевания, как СПИД, специалисты в целом единодушны, не хватает лишь некоторых знаний для победы над «болезнью века». Однако оценки медицинской ситуации после такого масштабного воздействия радиации на человека и биосферу весьма противоречивы. Почему?

Во-первых, потому что воздействие на человеческий организм малых доз ионизирующей радиации до сих пор изучено недостаточно. Ряд ученых настаивают на негативном, повреждающем действии малых доз радиации, другие же исследователи аргументированно, на основании исследований и наблюдений указывают, что малые дозы облучения оказывают на организм стимулирующее воздействие. (Так называемый эффект гормезиса. Более точно — это возможность снижения различного рода радиационных повреждений и одновременно уменьшения уровня риска при росте дозы облучения. Но только в области малых доз облучения!)

Во-вторых, потому что нет единой точки зрения, какие дозы облучения можно считать малыми. Радиологи-клиницисты утверждают, что это дозы порядка 0,5 Зв, вызывающие лучевые реакции в организме. Радиобиологи полагают, что это дозы, которые превышают естественный фон не более чем в несколько десятков раз. Во всяком случае, не превосходят 0,02-0,05 Зв в год.

В-третьих, потому что состояние здоровья людей до и после аварии сопоставлять сложно. До аварии обращения к врачам происходили, когда люди заболевали. После аварии обращения к врачам стали намного чаще по разным причинам, в том числе по социальным. Кроме того, после чернобыльских событий стали проводиться массовые медицинские осмотры населения. Да и качество медицинской помощи улучшилось, потому что в загрязненные районы были направлены высококвалифицированные врачи — они стали выявлять заболевания намного надежнее.

В-четвертых, потому что при рассмотрении последствий аварии нельзя не принимать во внимание социально-экономические и политические аспекты, оказывающие заметное влияние на ситуацию.

Последние данные показывают, что между числом смертей и полученной во время ликвидации последствий аварии дозой радиации нет никакой взаимозависимости. Более того, обнаружено — и это результаты исследований и медицинских наблюдений, проводящихся уже в течение 20 лет, — что за эти годы смертность среди ликвидаторов оказалась даже меньше, чем в среднем по России среди мужчин такого же возраста. Впрочем, справедливости ради, надо сказать, что и уровень медицинского обслуживания ликвидаторов все-таки выше.

Мы уже говорили о принимаемой часто в качестве основной концепцию линейного воздействия, когда считается что малые дозы радиации столь же опасны, как и высокие. Но давайте вспомним и о благотворном действии на живую природу малых доз, непрерывного радиационного фона. Научные исследования последних лет показывают, что, например, на жителей в домах воздействие малых доз облучения (от радона) оказывает гормезисное воздействие, при котором уровень риска заболевания снижается. Такой же эффект обнаружен при изучении воздействия малых доз во время радиотерапии и флюороскопии. Эффект гормезиса, как полагают сейчас специалисты, проявляется при одновременном, суммарном учете двух различных возможных типов защитных реакций человека. Речь идет о включении не только врожденной защитной реакции организма, но и активном участии в «обороне» адаптивной защитной функции. Адаптивный иммунитет — это способность к защите организма от вредного внешнего влияния, которая формируется самим организмом в процессе его жизнедеятельности, не присутствует в нем с самого рождения, а «воспитывается» годами. Уменьшение вредного воздействия малых доз радиации на организм человека есть как раз результат совместной борьбы за здоровье всех систем человека — и защитной, и адаптивной. Конечно, резервы защитных систем организма не безграничны, именно поэтому с ростом дозы облучения после некоторого порогового значения эффект вредного воздействия начинает вновь возрастать. Учеными обнаружено, что существует несколько уровней адаптивной защиты — на клеточном уровне (когда противодействие поражающему воздействию облучения осуществляют внутриклеточные структуры), и на уровне всего организма (в этом случае разрушению клеток противостоят ткани в целом). Резервы организма подключаются в зависимости от вида излучения и условий облучения. Если не учитывать адаптивную защитную реакцию, то форма зависимости эффекта облучения от величины дозы как раз и близка к линейной, но именно при малых дозах во многих случаях и происходит подключение иных, помимо врожденного, защитных барьеров организма человека.

Так что же привело к таким проявлениям нездоровья у населения, если это не влияние радиации? Очень важный фактор, влияние которого на здоровье человека трудно переоценить, — хронический стресс. Ученые установили, что рост общей заболеваемости населения в районах радиоактивного загрязнения при аварии на ЧАЭС в очень большой степени обусловлен этим фактором. Именно стрессовая ситуация: жизнь в условиях страха перед неизвестным и невидимым врагом — радиацией, постоянное нервное напряжение, горечь и тоска по утраченному дому, привычной работе и жизни, потеря всего, что составляло основу существования и обеспечивало будущее. Это непрерывное «давление» на организм быстро сказывается на сердечно-сосудистой системе, составе крови, неврологическом состоянии. Некоторые болезни пищеварения тоже обусловлены сильнейшим стрессом.

В 2000 году на сессии Научного комитета ООН по воздействию атомной радиации учеными было заявлено: у людей, подвергшихся облучению в результате чернобыльской аварии, можно считать доказанным только некоторый рост числа заболеваний раком щитовидной железы. Около 70% обнаруженных случаев заболевания связаны лишь с улучшением качества медицинской диагностики, а не с радиационным поражением. В любом случае установлено, что различные заболевания щитовидной железы происходят не только от воздействия радиации, что, конечно, является неблагоприятным фактором, но и в результате изменений гормональной функции щитовидной железы под воздействием стресса или токсичных химических веществ.

Если использовать для оценки числа заболеваний раком среди людей, подвергшихся облучению после аварии на ЧАЭС, линейную беспороговую гипотезу (напомним, что в этом случае предполагается прямо пропорциональная зависимость между дозой облучения и степенью вредного воздействия на организм), то следовало бы ожидать появления до 30 тысяч случаев заболевания радиогенным раком. Однако данные ученых указывают на иной характер зависимости — при малых дозах облучения 0.1-0.5 Зв опухолей не возникает. В этом случае, по-видимому, включается тот самый дополнительный барьер адаптивной защиты организма, о котором мы писали выше. Поэтому за счет радиационного поражения уровень раковых заболеваний среди ликвидаторов и населения, проживающего на загрязненных после аварии территориях, повысится примерно на 0.35%.

Учеными изучено влияние на эндокринную, нервную и психическую системы, на органы чувств и пищеварения человека в зависимости от величины дозы ионизирующего излучения. Выяснено, что конечный негативный эффект такого воздействия связан с нарушением иммунной, защитной системы организма в целом. «Бреши» в обороне человека от болезней появляются не только при радиационной «атаке» на его внутренние органы или на иммунную систему. Уже упомянутый стресс напоминает не нападение со стороны противника каких-либо хорошо известных родов войск, а захват стремительной, цепкой и безжалостной спецкомандой врага самого главного — центра управления нашей обороной. Суметь выбить из центра управления вражеских «коммандос», восстановить все функции обороны, вдохновить все силы на победу — это сложная задача. Но именно эта задача и стоит перед организмом человека, если он хочет победить болезнь. Стресс резко ослабляет «систему обороны» изнутри, так что прочим болезнетворным факторам намного легче завладеть организмом. Стресс влияет на только на уровень заболеваемости, но и на физическую и умственную работоспособность, общее самочувствие. Добавим, что в предыдущие десятилетия к причинам появления стрессов добавились еще и ряд социальных факторов. Общее неблагополучие жизни расшатывает организм не меньше, чем облучение, о котором сейчас уже столько известно, что влияние излучения на организм человека вполне можно снизить, даже в аварийных ситуациях, до вполне безопасных для человека пределов.

Чернобыль был наихудшей возможной катастрофой на недостаточно защищенном ядерном реакторе, сопровождавшейся свободным распространением радионуклидов в атмосфере. Ничего худшего в атомной энергетике произойти не могло. Тем не менее поразительно, что две наиболее известные аварии на «Три-Майл-Айленд» (США) и в Чернобыле, которые навсегда запечатлелись в памяти общества, привели к столь незначительному числу жертв (в первом случае смертных случаев вообще не было, а во втором авария вызвала гибель такого количества людей, которое соответствует примерно половине числа жертв автомобильных катастроф за день в конце каждой недели в небольшой европейской стране).

Один из крупных специалистов в области радиоэкологии и радиационной защиты, польский ученый З.Яворовский в одной из своих работ отметил: «Когда иррациональные разговоры и эмоции, вызываемые Чернобылем, стихнут и успокоятся, эта катастрофа будет рассматриваться как доказательство того, что ядерные реакторы являются безопасным средством производства энергии».