Что внутри саркофага чаэс
Эффект просушки: что происходит с радиоактивной лавой под реактором в Чернобыле
Четвертый энергоблок Чернобыльской АЭС, взорвавшийся больше 35 лет назад, сегодня укрыт уже двумя саркофагами: объектом «Укрытие», который строили еще первые ликвидаторы, и Новым безопасным конфайнментом (НБК), достроенным три года назад. Что происходит с остатками ядерного топлива в руинах реактора мы можем судить только по данным с датчиков радиации. В начале мая журнал Science опубликовал заметку о том, что в четвертом реакторном зале ЧАЭС вновь активизировались реакции распада. Через неделю Институт проблем безопасности атомных электростанций НАН Украины подтвердил, что в одном из подреакторных помещений четвертого реактора ЧАЭС «наблюдается рост плотности потока нейтронов», но тот «не превышает установленных пределов безопасности». Что происходит?
Konung yaropolk / wikimedia commons / CC BY-SA 4.0 (изменено)
Science приводит слова сотрудников украинского Института проблем безопасности АЭС, Анатолия Дорошенко и Максима Савельева, о том, что поток нейтронов в остатках реактора медленно растет и нельзя исключить «риск инцидентов». Эти их слова отчасти повторяют выводы публикации в журнале «Вопросы атомной науки и техники» 2020 года, один из авторов которой как раз Дорошенко.
Действительно, несколько измерительных приборов системы контроля ядерной безопасности, установленной в объекте «Укрытие» (так официально называется саркофаг) показывают, что с 2016 по 2019 год плотность нейтронного потока увеличилась — в самом значительном случае на 60 процентов.
Р.Л. Годун и др. / ВАНТ, 2020
Р.Л. Годун и др. / ВАНТ, 2020
Нейтроны вызывают деление ядер урана-235 или плутония-239 (которые поэтому называются делящимися материалами), при этом распад ядер сопровождается выходом новых нейтронов и в случае правильной геометрии материалов выстраивается самоподдерживающаяся цепочка реакций. Это можно увидеть в ядерном взрыве или работе атомного реактора, и самопроизвольная авария с образованием цепной реакции весьма опасна.
В ходе развития аварии на 4 блоке Чернобыльской АЭС чуть меньше половины загруженного в реактор топлива (80-90 из 200 тонн) осталась в здании в виде лаваподобных топливосодержащих материалов (ЛТСМ, подробнее об этом читайте в материале «Китайский синдром Чернобыля»). Уран, плутоний, америций и нептуний в этой застывшей лаве продолжают распадаться, порождая в некоторых вариантах распада нейтроны.
В конце 90-х общее количество нейтронов в «Укрытии» оценивалось величиной примерно 10 9 штук в секунду, что примерно в триллион раз меньше, чем поток нейтронов в работающем гигаваттном реакторе. За счет распада радиоактивных веществ мы должны были бы наблюдать постепенное снижение нейтронного потока, однако измерения кое-где показывают, что происходит не совсем это.
Отмеченный рост наблюдается в детекторах, установленных в скважинах, пробуренных в завалах и бетонных наплывах вокруг помещения 305/2, которое до аварии находилось прямо под реактором.
«Опыт Чернобыля», 2012
Расположение ЛТСМ (красное) в остатках помещения 305/2 и 3 скважны, в которых установлены детекторы нейтронов, показывающие рост потока
«Опыт Чернобыля», 2012
Что там происходит
Атомный реактор, прежде всего, представляет из себя устройство для размножения нейтронов, с помощью которых идет извлечение ядерной энергии деления. Размножение достигается организацией такой геометрии из делящегося материала и замедлителя, при котором количество нейтронов возрастает после каждого акта деления, образуя самоподдерживающуюся цепную реакцию. Если же часть из нейтронов из нового поколения поглощать или давать им утекать из активной зоны таким образом, что количество их будет постоянным, то и мощность будет поддерживаться на одном и том же уровне.
Организовать такое непросто, и для ЛТСМ в «Укрытии» расчеты показывают, что для запуска ускоряющейся цепной реакции необходимо было бы уменьшить поглощение нейтронов «нейтральными» материалами и их утечку за пределы застывшего расплава как минимум в 2,5 раза. Самостоятельно такие изменения в самой керамике происходить не могут, но в ней есть поры и трещины, так что кое-что меняться может.
Основную роль в изменениях тут играет вода, которой в руинах четвертого энергоблока еще со времен аварии скопилось немало. После сооружения «Укрытия» оказалось, что дождевая и талая вода продолжает поступать внутрь, но к началу 1990 года установился некоторый баланс водного режима. Изменения нейтронной активности в помещениях под саркофагом, как пишут ученые в той же самой статье, были сезонными: сухие периоды сопровождались ростом плотности потока нейтронов, влажные наоборот.
Динамика плотности потока нейтронов в зоне проплавления ОП юго-восточной части помещения 305/2 за идентичные периоды 2014-2015 и 2016-2017 годов
Е. Д. Высотский и др. / ВИП, 2018
Из вышеупомянутой публикации по нейтронной физике ЛТСМ также следует, что существует точка «оптимального увлажнения», при которой нарастание количества нейтронов в каждом поколении достигает максимума. Соответственно, при высыхании залитых водой ЛТСМ нейтронный поток будет сначала увеличиваться и только после прохождения «оптимального увлажнения» начнет сокращаться — это, возможно, мы и видим сейчас.
Это происходит потому, что вода является одновременно сильным замедлителем и сильным поглотителем нейтронов. Замедление нейтронов — это снижение их энергии от миллионов электронвольт при рождении в ядерной реакции до сотых долей электронвольта — средней тепловой энергии атомов при комнатной температуре. Оно важно, потому что ядро урана-235 или плутония-239 примерно в 1000 раз охотнее поглотит замедленный нейтрон, чем быстрый, только появившийся в реакции. Поэтому добавляя воду к урану, мы увеличиваем вероятность деления и как бы виртуально многократно увеличиваем концентрацию урана. Однако когда воды становится достаточно много, все нейтроны успевают в ней замедлиться, и дальнейшее ее добавление приводит только к росту поглощения ценных нейтронов.
Но что может быть, если расчеты и модели неверны, и в реальности где-то сложатся условия для возникновения самопроизвольной цепной реакции? За историю работы человечества с делящимися материалами такие аварии возникали неоднократно (например, «заряд-демон» и авария на ядерном объекте Токаймура), поэтому можно довольно уверенно предсказать, что произойдет.
Как выглядит самый страшный сценарий
Что будет, если все же ускоряющаяся цепная реакция запустится где-то в объеме топливосодержащей лавы?
Затем «очнувшийся» материал остынет и может вновь заполниться водой. Соответственно, цикл с ростом мощности реакции и прогревом может повториться — и так будет происходить, пока содержание воды в этой области станет слишком маленьким для эффективного замедления нейтронов.
Если это и происходило в 2016-2019 году, то в процессе выпаривания воды из ЛТСМ в объеме Нового Безопасного Конфаймента должна была вырасти концентрация радиоактивных аэрозолей, которые наверняка задержала система фильтрации НБК и заметили бы датчики системы контроля ядерной и радиационной безопасности, но никаких прямых данных у нас об этом нет.
При этом вышеописанный сценарий — это цепь из крайне смелых допущений. А комментарий «ГСП ЧАЭС» опровергает и вариант с развитием цепной реакции в ЛТСМ. Резюмируя, можно сказать, что за 35 прошедших с аварии лет, исследователи, видимо, достаточно хорошо знают об угрозах в останках четвертого энергоблока и барьерах на пути их распространения. Рост нейтронного потока был заранее предсказан расчетно и не является показателем роста опасности, а скорее подтверждает правильность заложенных моделей.
Валентин Гибалов
Что внутри саркофага чаэс
Саркофаг — это весьма сложная инженерная система, состоящая их многих помещений, стен и перекрытий. Что интересно — частично саркофаг и является тем самым Четвертым энергоблоком, который вовсе не «взорвался», а просто получил значительные повреждения стен и кровли; опорные балки саркофага частично лежат на стенах бывшего энергоблока АЭС.
Под саркофагом есть множество помещений и комнат. Часть из них была создана уже после аварии для обслуживания саркофага и проведения всевозможных замеров и исследований — как правило, они отделены от разрушенного реакторного зала толстыми бетонными стенами, через которые не проникает радиация. Другая часть комнат — это бывшие помещения Четвертого энергоблока. В некоторые из них удалось проникнуть только в начале девяностых годов, мне встречались описания этих помещений — «покосившиеся перекрытия, следы копоти на стенах, передвинутая от взрыва мебель, толстый слой пыли на всех предметах, радиационный фон около 2 рентген в час». А в третьи комнаты (особенно в те помещения, что находятся под реакторным залом) не удалось попасть до сих пор, что там происходит сейчас — не знает никто.
На фото показано расположение саркофага относительно самой АЭС. Вот эта постройка в центре снимка — и есть сама атомная станция. Длинное помещение с белой стеной — это турбинный зал; в нем горячий пар, поступающий из реакторных залов, вращает турбины и вырабатывает электричество. Левее турбинного зала находятся реакторные залы.
Как можно увидеть, саркофаг накрывает целиком реакторный зал Четвертого энергоблока и часть кровли машинного зала. На заглавном фото в посте показаны помещения турбинного зала Четвертого энергоблока, фото сделано в 1989 году. В то время эти помещения были уже заброшены и находились под саркофагом.
На этих снимках хорошо видны разрушения АЭС от взрыва и последующего пожара — крыша реакторного зала полностью уничтожена, а крыша машинного зала пробита обломками. Чуть ближе от жерла реактора к точке съемки можно увидеть, что в Четвертом энергоблоке осталось множество помещений, лишь слегка затронутых взрывом.
Возведение саркофага. Здесь тоже можно увидеть окна каких-то комнат либо коридоров, часть их которых выбита взрывом, а часть — вообще нетронута. Сейчас все это скрыто стенами саркофага. Интересно, бывают ли служащие АЭС в этих помещениях? Снимков оттуда я не встречал нигде.
А вот план саркофага в разрезе. Очень хорошо видно, сколько всяких комнат и коридоров находится внутри.
Насколько мне известно, под крышу самого саркофага сейчас можно пройти из помещений Третьего энергоблока, который работал в штатном режиме до 2000 года. Вот так выглядит помещение блочного щита управления Четвертым блоком — именно отсюда операторы управляли реактором, фото 1989 года.
Вот это все сейчас тоже скрыто за стенами саркофага.
Годами люди предпринимали отчаянные попытки закрепить крышу убежища, чтобы не обвалилась. В саркофаге тускло освещенные туннели ведут в жуткие помещения, где полно кабелей, металла и других материалов. Стены обрушились, а обломки покрылись радиационной пылью. Работу по стабилизации завершили, и сегодня внутри реактора пустынно и очень высокий уровень излучения. Он ждет разборки. Чернобыль, 2011 год.
Рухнувшие балки и разрушенные бетонные опоры внутри саркофага над четвертым реактором Чернобыльской атомной станции 10 ноября 2000 года.
Графитовые стержни разрушенного энергоблока.
А сам реакторный зал выглядит примерно вот так. На фото — бетонная крышка реактора, которую в 1986 году подбросило взрывом, и назад она упала уже вот в таком положении. Трубки, торчащие из крышки — это так называемые тепловыделяющие сборки, а конусовидные элементы сверху — датчики-мониторы для контроля за уровнями радиации.
Лавообразные материалы (коричневая керамика) в басейне-барботере. (материалы архива МНТЦ «Укрытие" 
.
Видео, для тех, кому интересно:
В настоящее время рядом с саркофагом строится конфаймент, объект «Укрытие-2», призванный надежно защитить человечества от повторения подобной трагедий.
Саркофаг ЧАЭС: Что происходит внутри
История взрыва на Чернобыльской атомной электростанции не закончилась в 1986 году, она продолжается до сих пор. Чтобы защитить окружающую среду от утечки радиоактивных веществ с разрушенного четвертого энергоблока, его герметично «упаковали» в специальный саркофаг.
Туры в Чернобыль откроют вам много секретов о нем и о зоне отчуждения в целом. А мы собрали для вас интересные факты о мощном инновационном объекте.
Саркофаг Чернобыльской АЭС
Сразу после пожара на ЧАЭС над четвертым энергоблоком построили изоляционное сооружение под названием «Укрытие». Предполагалось, что прочная конструкция прослужит не менее 30 лет. Однако появившиеся в ней трещины дали понять, что необходимо принять меры и создать другой защитный объект.
Работы по строительству нового саркофага начались в 2012 году. Это был тяжелый и длительный процесс: инновационную арку невероятных масштабов строили на безопасном расстоянии из-за высокого радиационного фона на месте старого укрытия. Перемещение готового сооружения заняло немало времени: благодаря рельсовому механизму новую конструкцию продвигали к месту четвертого энергоблока по 6 метров в день. В ноябре 2016 года мощные краны закрепили Новый безопасный конфайнмент над старым Укрытием. Летом 2019 года новаторскую инженерную систему ввели в эксплуатацию.
Конструкция выдерживает сильные ветра, торнадо и ударные нагрузки. Она воздухо- и водогерметичная. Внутренняя оболочка сооружения задерживает радиоактивную пыль, противостоит пожару и дает возможность демонтировать нестабильные детали старой арки, а также заниматься дезактивацией, фрагментацией радиоактивных материалов.
5 интересных фактов о саркофаге ЧАЭС
Фантастическому гигантскому куполу, который создан по новейшим технологиям есть чем удивить.
Туры в Чернобыль из Киева дают возможность увидеть и оценить невероятные масштабы сооружения вживую.
Что будет, если попасть внутрь саркофага Чернобыльской АЭС
Конфаймент — это не пустое здание, как, возможно, вам кажется на первый взгляд. Это целостное инженерное сооружение с интегрированной системой управления. В укрытии установлено современное оборудование для контроля радиационной безопасности и состояния строительных конструкций, а также функционируют системы вентиляции, водоснабжения, электроснабжения и канализации.
Под куполом есть много помещений, комнат, коридоров, перекрытий. Технологии слежения дают возможность специалистам, которые тут работают (а их более 2 тысяч), мониторить и следить за всеми объектами конфаймента.
Внутри укрытия расположен пострадавший от пожара четвертый энергоблок, изолированный 20-метровой бетонной стеной, а также щит управления реактором.
Туры в Чернобыль
История Чернобыльской зоны — непростая, с ноткой мистичности. Город-призрак так и манит туристов из разных стран. Экскурсионные туры с гидами, которые обожают свою работу и знают о ней все, предоставляют возможность испытать незабываемые эмоции и узнать гораздо больше, чем читали до сих пор в интернете или видели в фильмах.
Поездка в Чернобыль: цена и маршрут вас приятно удивят
Если зона отчуждения вызывает у вас интерес, присоединитесь к поездке в Чернобыль и Припять с профессионалами нашей компании. Будьте готовы, что посещение уникальных локаций вызовет только одно желание — вернуться сюда повторно!
Саркофаг Чернобыльской АЭС. История, факты, постройка
Что представляет собой проект Саркофаг Чернобыльской АЭС?
После того, как случилась всем известная авария на Чернобыльской атомной станции 1986 года, радиация ужасающими дозами поразила 30-километровую зону вокруг себя. Пострадало все: от людей до травинки на земле. Отголоски взрыва четвертого реактора мы наблюдаем и сейчас – Рыжий лес, повышение онкологических заболеваний, рыба огромных размеров, мифы о пятиглавых оборотнях.
На момент взрыва никто не знал, чем может обернуться столь большой выброс радиации в окружающую среду, поэтому правительство распорядилось построить вокруг четвертого реактора укрытие — Саркофаг на чернобыльской АЭС. Проект Саркофага ЧАЭС был закончен в том же 1986 году всего за 206 дней, и уже в ноябре взорвавшийся реактор был покрыт, изолирован внутри Саркофага ЧАЭС. Для осуществления проекта Саркофаг на ЧАЭС было задействовано почти 100 тысяч людей.
Стоит заметить, что Саркофаг ЧАЭС получил свое название не сразу. Для того чтобы построить Саркофаг над ЧАЭС потребовалось 7 тысяч тонн металлических конструкций и 400 тыс. метров кубических смеси из бетона. А для того чтобы территория полностью была обеззаражена, сняли более чем 90 тысяч кубометров почвы. Сначала Саркофаг Чернобыльской АЭС называли попросту – Укрытие.
Поговорим немного подробнее о том, как сооружался Саркофаг ЧАЭС. Как уже говорилось, тысячи, а именно 90 тысяч человек были задействованы на строительстве Укрытия, они были мобилизованы из разных уголков государства. Смены на стройке были построены по вахтовому способу. Вахта по десять тысяч человек работала круглые сутки над строительством Саркофага. Страшно просто представить, сколько человеческих жизней осталось под Саркофагом ЧАЭС.
Сначала Саркофаг Чернобыльской АЭС состоял из стен с северной и юго-западной стороны, которые отграничивали взорвавшийся четвертый реактор ЧАЭС от третьего энергоблока. Интересно то, что с севера стена была выполнена в виде каскада, состоявшего из выступов из бетона (каждый по двенадцать метров). Эта стена похоронила все емкости с отходами, которые отличались высокой активностью.
Для того чтобы накрыть поврежденный реактор сверху, были использованы балки из металла. Их укладывали поперек, а сверху для укрепления клали трубы из того же металла. Диаметр каждой трубы был больше одного метра, а длина 35 метров. Для полнейшей защиты Саркофаг покрыли крышей из профилированного настила. В результате этих действий работа четвертого энергоблока была полностью законсервирована.
Параллельно со строительством Укрытия проводились работы по обеззараживанию территории рядом с реактором. Этим работники добились уменьшения дозы радиации на Чернобыльской АЭС.
Саркофаг Чернобыльской АЭС с недавних пор
С 2013 года в интернете и СМИ раздел Саркофаг Чернобыль фото пополнился новыми кадрами, на которых показано, что плиты, нависавшие над машинным помещением, обвалились. В результате этого повредилось несколько сотен метров квадратных Саркофага. Хоть правительство и утверждает, что вся защита осталась в норме, и никакой утечки не происходит, все же было решено построить новый Саркофаг над ЧАЭС. Это объясняется тем, что свинцовым Саркофагом накрыт ЧАЭС, где хранится более двухсот тонн активных радионуклидов, и его защиту нужно улучшить.
В рамках проекта Саркофаг Чернобыль новый объект — Укрытие-2 — принял еще в 2003 году. Изначально закончить проект должны были в год, когда случился обвал, то есть в 2013. Но, как всегда, происходит, случилась нехватка финансов, и строить второй Саркофаг над ЧАЭС прекратили. Правительство утверждает, что это не повод говорить, что новый Саркофаг ЧАЭС не будет построен, и обещает полностью завершить строительство в 2017 году.
Когда накроют ЧАЭС Саркофагом, планируется, что новый Саркофаг ЧАЭС обеспечит самую надежную защиту всего окружающего от облучения, сможет дать доступ к поврежденным элементам старого Укрытия. Это нужно для того, чтобы наконец отремонтировать уже случившиеся обвалы и предотвратить новые. Также принявшая Чернобыльская АЭС новый Саркофаг больше не будет давать утечек радиоактивных веществ. Ранее утечки могли происходить из-за того, что дверь в Саркофаг ЧАЭС в реале давала доступ талым водам и дождям к опасным соединениям.
Что представляет собой Саркофаг ЧАЭС?
Хотим немного описать характеристики нового Саркофага, чтобы вы могли сравнить их с тем, каким показывают Саркофаг Чернобыльской АЭС фото.
Новый Саркофаг на ЧАЭС планировали строить по форме арки. Высота этой арки должна достигать 108-ми метров, тогда как шириной Саркофаг Чернобыльской АЭС должен быть не меньше, чем 250 метров. Если измерить длину, которую будет иметь новое сооружение, то она составит не менее 150 метров. Примерный вес всех металлических конструкций достигает почти 30 тонн.
Количество сотрудников, которые работают над строением Саркофага, на этот раз намного меньше, чем во времена СССР (3 тыс.человек). Возможно, это объясняется тем, что мобилизация столь великих масштабов на такое опасное мероприятие невозможна в демократической державе.
Сколько стоит Саркофаг Чернобыльской АЭС?
Для того чтобы Саркофаг прослужил более 70 лет, государство, компания «VINCI Construction Grand Projects» и другие дочерние корпорации вложили в строительство Укрытия уже более двух миллиардов долларов.
Но не только большие суммы понадобились на установление нового Укрытия над четвертым энергоблоком, но и острый ум инженеров и людей, которые занимаются его постройкой. Потребовались даже иностранные силы, чтобы осуществить задуманное.
Дело в том, что при взрыве в конструкции ЧАЭС застряла труба, которая была предназначена для вентиляции третьего и четвертого энергоблоков. Ее надо было изъять для того, чтобы продолжить стройку, но не все было так просто. Эта труба была очень массивной. Ее вес достигал 350 тонн, а высота — 150 метров.
Чтобы решить задачу, строителям понадобился кран, способный поднимать очень тяжелые грузы, а поскольку в Украине таких кранов не производят, его пришлось заказать из Италии. Этот кран почти за двенадцать миллионов долларов способен работать с грузами весом до 1600 тонн. Он и помог разделить трубу на шесть частей, а потом вытащил каждую по отдельности. Все части трубы зарыли в помещении третьего энергоблока.
Но не все ученые ядерщики-физики и инженеры согласны с тем, что Саркофаг надежно сможет защитить взорвавшийся энергоблок. Некоторые ученые говорят, что хоть и будет возведен новый Саркофаг на ЧАЭС, все равно останется вероятность утечки облучения, так как все содержимое внутри Саркофага еще радиоактивное. Они объясняют свои выводы тем, что наша инженерия еще не пришла к той ступени, когда Саркофаг, построенный по данным технологиям, сможет выполнять возложенные на него функции. В действительности полную защиту может предоставить лишь гермооболочка, но сейчас у страны нет ни возможностей, ни средств установить ее.
Саркофаг Чернобыльской АЭС среди людей
Узнав о плане по постройке Укрытия над четвертым энергоблоком, люди начали активно задаваться вопросом, когда планируется на ЧАЭС накрытие Саркофагом. Сегодня же всех интересует вопрос, нужен ли Саркофаг, если он не сможет надежно защитить нас, и как сделать, чтобы правительство согласилось на постройку гермооболочки. Но ответы на эти вопросы дать не сможет никто, можно только выдвигать предположения.
Сейчас, когда экскурсии на ЧАЭС стали очень популярны, Саркофаг стал одной из точек, где на него смотрят люди из специальной смотровой площадки. Все они задают разные вопросы, снимают видео, узнают о характеристике Саркофага и энергоблока. Но некоторые сильно рвутся попасть внутрь, под накрытие Саркофагом Чернобыльской атомной станции. Естественно, делать этого нельзя, как и нельзя обычным прохожим делать внутри Саркофага ЧАЭС фото. Побывать и увидеть Саркофаг своими глазами — это сама по себе большая роскошь для любителей Чернобыля, и рисковать жизнью, пытаясь изучить Саркофаг Чернобыльской АЭС изнутри, вряд ли стоит.
Что тянет обычных людей внутрь Укрытия? Люди так хотят попасть внутрь Саркофага, потому что верят, что там кроется что-то не то. За годы его строения и восстановления, много легенд стало ходить вокруг Укрытия. Одни думают, что там хранится какой-то секретный объект, над которым работают ученые, что там расположились старые исследователи из завода «Юпитер».
Другие думают, что в Cаркофаге держат мутантов, жертв Чернобыльской аварии, которые бы стали позором и страхом для всей страны. Особенно второй мысли придерживаются сталкеры, люди, которые играют в одноименную компьютерную игру С.Т.А.Л.К.Е.Р. Это игра, разработана украинской компанией, и конечным пунктом игры является именно Саркофаг.
Электричка мимо Саркофага
Каждый день ездит электричка мимо Саркофага ЧАЭС, которая до сих пор возит людей на работу. В этой электричке сложилась своя культура: никто не может занять место другого, все уже привыкли к негласно установленным сидячим местам. Эта электричка возит исключительно работников станции, но, думаем, многие туристы хотели бы попасть в нее, чтобы окунуться в атмосферу их работы.
Правительство обещает закончить постройку нового Саркофага до 2018 года. У них еще есть время осуществить свои обещания, а у нас – посмотреть, как они это делают: туры в Чернобыль доступны сегодня для всех.