Спеціальна новина: чи стане японська атомна станція Фукушима другим Чорнобилем? (оновлено)
Проти паніки та мракобісся: трохи технічної інформації, про те що відбувається на японському реакторі на станції Фукушима Даїічі (Фукушима-1). Це необхідно, тому що мільйони людей у світі бояться можливої катастрофи, яка нагадує їм Чорнобильску.
12 березня в трендах у твітері довгий час перебувало слово "Чорнобиль". В "гарячому" репортажі на 1 каналі російського ТБ коментатор, ледь стримуючись від збудження, говорить про те що "на реакторі проходить неконтрольована ядерна ланцюгова реакція" (бідолаха мабуть вважає, що вона може йти роками).
Отже, що відбувається на Фукушіма-1?
(До речі, поруч з нею знаходиться атомна станція Фукушима Даіні, або Фукушима-2)
1. Тип японського реактору - реактор на киплячій воді Фактично це паровий котел, сталева ємність з водою, всередині якого розташовані елементи з ядерним паливом. Тепло, що виділяється в результаті контрольованої ланцюгової реакції в ядрах, нагріває воду до кипіння. Далі пар приводить у рух турбіну, що й виробляє електроенергію.
Такі реактори англійською називають BWR-типу. Станція Фукишима спроектована для японців фахівцями General Electric в 1971 році. Точна модель реактора, поруч з яким відбувся вибух, називається Марк-І. Опис схожого проекту).
На ілюстрації №2, де наведено декілька типів ректорів, ви можете побачити наступне: реактор, де знаходиться паливо і виробляється пара, уявляє з себе сталевий циліндр (намальовано червоним), в англійській термінології - reactor vessel. Навколо нього є захисна оболонка-conteinment (для Марк-І вона у формі електричної лампи) - теж із товстої сталі. Ця оболонка герметична і заповнена інетрним газом (блакитний колір на малюнку) - для того, щоб там не було кисню. (для чого це зроблено, читайте нижче)
2. Чи відбувається наразі в Японії неконтрольована ланцюгова реакція? Ні, не відбувається. Японські атомні станції реєструють підземні поштовхи і автоматично вводять в зону з паливом регулюючі стрижні, щоб зупинити контрольовану ланцюгову реакцію - за твердженнями офіційних японських осіб, процедура автоматичної зупинки пройшла успішно, стрижні були введені в активну зону за 8 секунд (у Чорнобилі цього зробити не встигли)
3. Чому реактори продовжують нагріватися і в них збільшується тиск навіть після зупинки? Справа в тому, що стрижні не можуть зупинити одразу всі нейтрони і всі реакції розпаду ядер. Якась частина палива залишається активним, і тому навіть в зупиненому реакторі довгий час продовджує виділятися тепло (хоча його і набагато менше, ніж під час роботи ~ 3 - 6% від виділення енергії в робочому режимі) - таке тепло треба відводити. Один із способів - система охолодження з низьким тиском: це роблять за допомогою подачі пару з реактору не в турбіну, а одразу в ємність для конденсування (т.з. басейн-барбатер), а потім знов подають цю воду в реактор. Але потрібна електрика, щоб качати воду.
4. Чому не вдається відводити тепло в зупинених реакторах на Фукушима? Тому що внаслідок землетрусу вийшла з ладу основна електрична система, а несподівано велике цунамі пошкодило запасні системи живлення (дизель-генератори), які постачають насосами воду в реактор, для того щоб відводити тепло.
Тому тиск і температура всередині реакторів зростають, і протягом доби японці були змушені декілька разів випускати тиск, стравлюючи пар з невеликою кількістю радіоактивності через аварійні клапани безпосередньо в атмосферу. При цьому декілька годин їм вдавалося підтримувати охолодження за допомогою (резервних) парових помп, які працювали від батарей живлення. Однак потім резерв батарей закінчився.
Зрештою, вони були змушені (особливо після вибуху на реакторі №1) вдатися до останнього заходу - почали за допомогою пожежних помп закачувати в середину реактора №1 (а пізніше і №3) морську воду і борну кислоту - це означає, що реактор навряд чи вдасться в майбутному запустити знову (морська вода забруднить реактор так, що його очистка стане невигідною ). Бор використовується для того щоб запобігти випдковим ланцюговим реакціям у найгіршому сценарії, якщо паливо почне плавитися і змінювати свою форму.
Після того, як реактори були заповнені водою, її потрібно буде охолоджувати не менше ніж десять днів - саме за такий час виділення тепла повинно зупинитися.
5. Чому відбувся вибух на реакторі, про який повідомили світові ЗМІ? На цей момент існує консенсус, що вибух відбувся поруч з бетонною структурою, яка утримує оболонку з реактором. Японським фахівцям не вдалося на той момент включити системи охолодження, перегріта вода почала випаровуватися, її рівень зменшився і верхня частина збірок з ядерним паливом залишилася без охолодження.
У такому випадку цирконієвий сплав навколо паливних таблеток починає плавитися, стає хімічно активним і вступає в реакцію з водою. Під час реакції цирконій окислюється, і виділяється водень. Який у суміші з киснем утворює вибухову суміш. Саме для цього в оболонку навколо реактора закачаний інертний газ - він не дає водню вибухнути у випадку такого розвитку подій. Однак водень може потрапити в сусідні приміщення з киснем - саме це є на сьогодні найбільш ймовірним пояснення вибуху.
Однак ситуація все одно краще ніж в Чорнобилі - там над робочою зоною не було такого потужного захисту, як в Японії (див. третю ілюстрацію), і стрибок потужності і тепловиділення в Чорнобилі був незрівнянно вищий.
Згідно з офіційною інформацією, хоча паливо дійсно принаймні частково могло розплавитися від перегріву, ні сам реактор ні його контейнмент-оболонка не постраждали внаслідок вибуху.
7. Інші погані сценарії. Найгірший сценарій: у випадку якщо японським фахівцям не вдастся протягом деількох днів вирішити їх головну проблему з охолодженням на реакторах №1 та №3, при температурі в 1000 градусів цельсію паливо починає плавитися і текти вниз.
Таке в історії атомних станцій траплялося лише двічі - під час аварії на Трі Майлз Айленд(США) та в Чорнобилі. У подібному випадку може не витримати сталева оболонка реактора, і останнім бар'єром, вже негерметичним, буде бетонна база реактора - хоч і побудована з надзвичайно стійкого цементу, чи змогла вона витримати землетрус та вибух і не дала тріщин?
В будь якому випадку, чи витримає база, чи ні, але якщо зруйнується сталева оболонка, ніхто у світі не знає що робити з розплавленою лавою (сотні тон) високорадіокативної речовини. У Чорнобилі, як відомо, вдалися до тимчасового рішення - завалили піском та залили бетоном, і залишили багатокілометрову нежилу зону.
Однак наразі ймовірність такого сценарію є невеликою.
8. Де можна знайти офіційну інформацію про те, що відбувається на станції?
В новинах ТЕPKO (компанія, якій належить станція)
У аварії на Фукушимі вже з'явилася своя сторінка у Вікіпедії.
