Мирний атом прокинувся. На Чорнобильській АЕС поновилися ядерні реакції, — вчені

Через тридцять пʼять років після вибуху на Чорнобильській АЕС, реакції поділу знову відбуваються в уранових паливних масах, похованих глибоко всередині пошкодженого реактора. "Це схоже на тліюче вугілля в барбекю", — говорить Ніл Хаятт, хімік-ядерник з Університету Шеффілда. Українські вчені намагаються визначити, чи зникнуть реакції самі по собі або знадобляться надзвичайні заходи, щоб запобігти ще одній аварії, повідомляє Sciencemag.org

"Датчики відстежують кількість нейтронів, яка зростає, сигнал ділення, що виходить із одного недоступного приміщення", — говорить Анатолій Дорошенко з Інституту проблем безпеки атомних електростанцій. "Є багато невизначеностей", — говорить Максим Савельєв з Інституту проблем безпеки атомних електростанцій. "Але ми не можемо виключити можливість аварії". Кількість нейтронів повільно зростає, каже Савельєв, припускаючи, що у керівництва ще є кілька років, щоб придумати, як запобігти загрозі. "Будь-яке рішення щодо виходу з ситуації, що прийме він і його колеги, буде представляти великий інтерес для Японії, яка намагається впоратися з наслідками власної катастрофи 10 років тому на Фукусімі", — говорить Хаятт.

Коли 26 квітня 1986 року частка активної зони реактора четвертого енергоблоку розплавилася, уранові паливні стрижні, їх цирконієва оболонка, графітові регулюючі стрижні і пісок потрапили на активну зону, щоб спробувати загасити вогонь, злилися разом в лаву. Вона потекла у підвальні приміщення реакторного залу і затверділа в утвореннях, званими паливовмісними матеріалами, які містять близько 170 тонн збагаченого урану — 95% вихідного палива.

Саркофаг з бетону і сталі, під назвою "Укриття", зведений через рік після аварії для укриття залишок четвертого блоку, дозволив дощовій воді просочуватися всередину. Оскільки вода уповільнює або стримує нейтрони і, таким чином, збільшує їх шанси розщепити ядра урану, проливні дощі іноді викликають різке збільшення кількості нейтронів.

Керівництво Чорнобиля припустило, що будь-який ризик виникнення критичної ситуації зникне, коли в листопаді 2016 року над "Укриттям" встановили масивний обʼєкт "Арка", спеціальне ізоляційне арочне спорудження. Конструкція вартістю 1,5 мільярда євро повинна була ізолювати "Укриття", щоб його можна було зробити стійким і у підсумку демонтувати. "Арка" також захищає від дощу, і з моменту її установки кількість нейтронів на більшості ділянок обʼєкта "Укриття" було стабільним або знижувалося.

Але в деяких місцях вони почали рости, майже подвоївшись за 4 роки у приміщенні 305/2, де є тонни паливовмісних матеріалів, поховані під завалами. Дослідження Інституту проблем безпеки атомних електростанцій передбачає, що висихання палива якимось чином робить нейтрони, що проходять через нього, більше, а не менше ефективними при розщепленні ядер урану. "Це дуже правдоподібні дані", — говорить Хаятт. "Просто неясно, який може бути механізм".

Оскільки вода продовжує відступати, є побоювання, що "реакція поділу прискорюється експоненціально", — говорить Хаятт, що призводить до "неконтрольованого вивільнення ядерної енергії". Реакція некерованого розподілу у паливовмісних матеріалах може статися після того, як тепло від ділення випарує воду, що залишилася. Проте, зазначає Савельєв, хоча будь-яка вибухова реакція буде стримуватися, вона може загрожувати обрушити нестійкі частини хиткого "Укриття", заповнивши "Арку" радіоактивним пилом.

Усунення недавно виявленої загрози — непросте завдання. Рівні радіації в 305/2 не дозволяють підійти досить близько для установки датчиків. І розпорошувати нітрат гадолінію на ядерні уламки тут неможливо, оскільки вони під бетоном. Одна з ідей полягає у тому, щоб створити робота, який зможе витримувати інтенсивне випромінювання досить довго, щоб просвердлити отвори у паливовмісних матеріалах і вставити балони з бором, які функціонуватимуть як керуючі стрижні і поглинати нейтрони. Тим часом Інститут проблем безпеки атомних електростанцій має намір посилити моніторинг двох інших ділянок, де рівень паливовмісних матеріалів може стати критичним.

Відновлювані реакції ядерного ділення — не єдина проблема, з якою стикаються керівники Чорнобиля. Під впливом інтенсивної радіації і високої вологості ПВМ розпадаються, породжуючи ще більше радіоактивного пилу, що ускладнює плани демонтажу "Укриття". Спочатку утворення ПВМ під назвою "Нога слона" було настільки твердим, що вченим доводилося використовувати автомат Калашникова, щоб відрізати шматок для аналізу. "Тепер він більш-менш має консистенцію піску", — говорить Савельєв.

Україна давно мала намір перемістити ПВМ і зберегти їх у геологічному сховищі. До вересня за допомогою Європейського банку реконструкції та розвитку планується розробка для цього спеціального плану. Але оскільки "життя" в "Укритті" все ще "вирує", може бути важче, ніж коли-небудь, поховати останки реактора.

У відповідь на інформацію, що зʼявилася, на сайті Чорнобильської АЕС було оприлюднене спростування.

"Після встановлення "Арки" деякими датчиками фіксується збільшення нейтронної активності в скупченнях паливовмісних матеріалів (ПВМ) у зоні плавлення підреакторної плити у приміщенні 305/2. Така ситуація була прогнозованою ще до споруди Арки і відбувається внаслідок процесу втрати води надмірно зволоженим середовищем шару чорних лавоподібних ПВМ (ЛПВМ), які знаходяться вище потенційно ядерно-небезпечних скупчень (ЯНС) ПВМ. Фахівці АЕС прогнозують, що у майбутньому вплив від ЯНС ПВМ на рівень нейтронної активності, яка реєструється датчиками, буде постійним. Сумарна нейтронна активність буде продовжувати незначно збільшуватися за рахунок зниження рівня води в шарі ЛПВМ, який знаходиться вище ЯНС ПВМ, поки не досягне оптимального співвідношення ядерного палива і води. Під час подальшого зневоднення даного середовища прогнозується незначне падіння або аномально тривалий період незмінних показників щільності потоку нейтронів (ППН)", — йдеться у повідомленні.

Для забезпечення гарантованої безпеки обʼєкта "Укриття" виконується постійний контроль скупчення ПВМ всередині обʼєкта, який контролює система контролю ядерної безпеки (СКЯБ), яка входить до складу інтегрованої автоматизованої системи контролю обʼєкта "Укриття".

"За весь період спостережень з початку встановлення Арки перевищень меж безпечної експлуатації не спостерігалося. Зараз показники датчиків у всіх приміщеннях мають стабільні значення без тенденцій зростання, поточні рівні не становлять загрози виникнення самопідтримуваної ланцюгової реакції поділу", — зазначають в керівництві ЧАЕС.

Для забезпечення безпеки обʼєкта "Укриття" існують системи, що виконують функції безпеки, зокрема системи підтримки ПВМ у підкритичних станах. У разі перевищення меж безпечної експлуатації за показаннями датчиків, в зону зростання вводиться нейтронопоглинаючий розчин відповідно до технологічного регламенту обʼєкта "Укриття".

З метою поточної оцінки стану ПВМ і прогнозування їх довгострокової поведінки Інститутом проблем безпеки АЕС у 2018 році була розроблена "Програма моніторингу паливовмісних матеріалів (ПВМ) ОУ (ядерна та радіаційна безпека ОУ)".

Результати, які будуть отримані після виконання робіт за цією програмою, будуть використані для розробки (за необхідності) і впровадження організаційно-технічних заходів щодо запобігання ризиків від несприятливих наслідків погіршення стану ПВМ. Але, спостереження за станом ПВМ треба виконувати протягом декількох років, коли всі процеси змін температурно-вологісного режиму в обʼєкті "Укриття" стабілізуються і можна більш достовірно прогнозувати поведінку ПВМ і гарантувати їхню підтримку в ядернобезпечному стані, йдеться у повідомленні.