Путь сквозь гамма-лучи
Чернобыль глазами физика
Трагедия в Чернобыле, произошедшая 26 апреля 1986 года, является одним из самых страшных инцидентов в истории ядерной энергетики. Мы рассмотрим объяснение этой трагедии с точки зрения физики.
История создания Чернобыльской АЭС

Чернобыль – достаточно древний город, о котором упоминалось еще в 12-м веке. Основательно разрушенный в военные годы, он был восстановлен, а его градообразующим предприятием стала судоремонтная верфь, расположенная на реке Припять. Поскольку имелся доступ к воде, а численность населения была небольшой, в Министерстве энергетики СССР было принято решение о строительстве на этом месте атомной электростанции. Строительные работы начались в 1970 году. Удобные автомобильные, железнодорожные, водные развязки делали его достаточно перспективным в плане дальнейшего развития. Кроме того, АЭС была и военно-стратегическим объектом.


Первый реактор был запущен уже через 7 лет от начала строительства, после чего началось массовое заселение Чернобыля. Чернобыльская АЭС проектировалась на 12 реакторов, каждый из которых имел мощность 1000 МВт. Это было бы на то время крупнейшим атомным сооружением, но строители успели возвести лишь 4 реактора. Еще два были в процессе строительства, когда произошла катастрофа.

Чернобыльская АЭС

Предпосылки и предполагаемые причины аварии на ЧАЭС

  • Авария произошла в ходе проведения проектных испытаний одной из систем обеспечения безопасности, которая предусматривала использование механической энергии вращения останавливающихся турбогенераторов (так называемого «выбега» ротора) для выработки электроэнергии в условиях наложения двух аварийных ситуаций.
  • По данным специалистов-атомщиков, авария произошла из-за попытки проделать эксперимент по снятию дополнительной энергии во время работы основного атомного реактора.
  • По мнению ученых, эксперимент был необходим для того, чтобы научиться отключать реактор, в частности во время войны, техногенных катастроф и т.д.

Что произошло 26 апреля 1986 года?

Около часа ночи 26 апреля 1986 года в четвертом энергоблоке специалисты АЭС проводили эксперимент с турбогенератором, в ходе которого измеряли его инерционное вращение. В результате перегрева топлива была разрушена активная зона реактора, что привело к взрыву. Прошло не более минуты после начала эксперимента, когда произошел первый взрыв (это случилось в 1:24), второй – буквально через несколько секунд. Позже было установлено, что уже при первом взрыве произошло отключение или даже повреждение системы безопасности, а соединение водорода с радиоактивным паром привело к разрушению массивной крышки реактора, под весом которой, составлявшим более тонны, была уничтожена крыша. Исследования показали, что этот взрыв был химического характера, а второй сопровождался горением быстрых нейтронов и относился к ядерным, имея выход около 300 т в тротиловом эквиваленте. Это подтверждается и окраской пламени, которое при первом взрыве было красным, а при втором – голубым. О ядерном характере взрыва в Чернобыле свидетельствовало и характерное облако-гриб, поднявшееся над реактором.

Причина взрыва на ЧАЭС

Принцип работы ядерного реактора

Принцип работы любой атомной электростанции заключается в преобразовании энергии ядерного топлива в электрическую энергию. Высвобождение энергии ядерного топлива происходит в аппарате, который и называется ядерный реактор.


Ядерный (атомный) реактор — устройство, предназначенное для организации управляемой, самоподдерживающейся цепной реакции деления, сопровождающейся выделением энергии.

рис. Деление урана

Ядерная реакция происходит очень быстро — меньше, чем за секунду. Такая быстрая ядерная реакция провоцирует ядерный взрыв, но ею можно управлять. Необходимо следить за реакцией, контролировать ее и не давать урану распадаться слишком быстро. Для выполнения этого придумали замедлитель. Замедлитель — не устройство, а вещество, которое уменьшает кинетическую энергию нейтронов за счет многократного столкновения с молекулами замедлителя. В качестве замедлителя часто используют графитовые стержни и воду — обычную (H2O) или тяжелую (D2O).

Причина взрыва в Чернобыле

Безусловно, причин, приведших к трагедии в Чернобыле, было несколько. И в первую очередь, сказалось отсутствие современной системы безопасности. Также на весьма низком уровне находились автоматическое управление и контроль.


Сыграл свою печальную роль и чисто человеческий фактор. Реактор должны были остановить еще до начала эксперимента, но на носу были майские праздники, к которым советские люди по привычке «подгоняли» выполнение производственных планов. Поэтому и отложили отключение, чтобы не срывать показатели из-за отсутствия электроэнергии. А когда все же приступили к процессу остановки реактора, на работу уже вышла другая смена, менее подготовленная.


Специалисты видят причиной катастрофы конструктивные просчеты, которые были допущены, когда реактор был еще на стадии проектирования. Примечательно, что об одном из недочетов предупреждал сам конструктор, который и заметил его. Но на его заявления и предупреждения почему-то не обратили внимания.

Участие сотрудников Центрального научно-исследовательского и опытно-конструкторского института робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) в работах по ликвидации последствий катастрофы в 1986-1987 гг.

Можно считать, что толчком к развитию отечественной экстремальной робототехники стала авария на Чернобыльской АЭС. Именно эта трагедия впервые предельно остро поставила вопрос перед сотрудниками ЦНИИ РТК о необходимости иметь технику для выполнения в подобных чрезвычайных ситуациях и высветила решающую роль в этом робототехники.

Благодаря самоотверженности сотрудников института и при помощи предприятий Ленинграда, таких как: «Электросила», «Светлана», ЛОМО, завод «Россия», «Арсенал» и других позволило в июне-июле 1986г. изготовить и ввести в эксплуатацию на ЧАЭС, 12 дистанционно управляемых роботов. Всего на станцию было поставлено 15 модульных изделий различного направления – от легких роботов-разведчиков до тяжелых технологических роботов для уборки территории и удаления радиоактивных обломков с кровли взорвавшегося 4-го энергоблока.

Сотрудники ЦНИИ РТК

Одновременно, по заданию Министерства обороны СССР, ЦНИИ РТК разработал и изготовил два комплекса системы "Зефир-М" для обнаружения с воздуха источников ионизирующих излучений и определения их интенсивности (гамма-дозиметрия). С помощью этих систем в сентябре 1986г. были обследованы с воздуха 250 квадратных километров территории, 93 населенных пункта, 5 шоссейных дорог и одна железнодорожная линия, протяженностью 500 километров. На этих системах работали Жильцов С.Б., Лысогор В.А., Благоразумов Л.Л.

За проявленную самоотверженность при работах на ЧАЭС 8 сотрудников ЦНИИ РТК были награждены орденом Мужества и 28 ликвидаторов-операторов - медалями "За спасение погибших".

Участие сотрудников ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения» (ВНИИТрансмаш), Санкт-Петербург в 198-1987 гг.

Как известно, в работах по ликвидации последствий радиационной катастрофы применялись различные робототехнические средства, созданные в СССР и за рубежом. В их числе были созданные во ВНИИТрансмаш в широкой научно-технической кооперации, тяжелый роботизированный комплекс «Клин-1», предназначенный для аварийно- восстановительных работ на территории станции и 30-ти километровой зоны, и легкий роботехнический комплекс СТР-1, предназначенный для расчистки завалов и дезактивации кровель третьего энергоблока.

Создание двух сложных комплексов, под общим руководством директора П.П. Исакова, в исключительно короткие сроки оказалось возможным благодаря большому научно- техническому заделу, полученному коллективом института при разработке и исследованиях бронетанковой техники и самоходных автоматических шасси советских луноходов, а также космических аппаратов, предназначенных для передвижения по поверхности Марса и его спутники Фобоса. Изобретение принадлежит сотрудникам ВНИИТрансмаш (Маленков М.И. и Сологуб П.С.)

Исаков Павел Павлович (11.01.1918-22.02.1999)
Герой Социалистического труда
Родился в городе Петроград, в семье рабочего Путиловского завода. Окончил среднюю школу в своем городе. Для продолжения учебы поступил в Московский государственный университет, но после первого курса перевелся в Московское высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана. В 1941 году успешно закончил училище, но начало войны помешало своевременно защитить и получить диплом.
В декабре 1945 года был переведен на работу старшим инженером-конструктором в город Ленинград, в филиал завода No 100. В период 1949-1951 годы работал начальником отдела в институте ВНИИ-100, а в 19551 году назначен заместителем главного конструктора Ленинградского Кировского завода. В эти годы непосредственно учствовал в разработке новых машин – тяжелого танка Т-10, плавающего танк ПТ-76, бронетранспортера БТР-50П.
В 1986 году руководил разработкой роботизированных комплексов «Клин-1» и «Клин-2», не имеющих аналогов в мировой практике, которые приняли участие в ликвидации последствий аварии на ЧАЭС. «Клин-1» - тяжелый роботизированный комплекс на базе инженерной машины разграждения ИМР-2 для работы на территории АЭС, состоящий из машин-управления. Награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, Отечественной войны 2-ой степени, «Знак Почета», Лауреат Ленинской премии.
Маленков Михаил Иванович(1942 г.р.)
Доктор технических наук

Михаил Иванович Маленков родился 9 января 1942 г. в пос. Новосергиевка Оренбургской области в семье сельских учителей. В 1958 г., окончил среднюю школу с серебряной медалью и поступил на учёбу в Ленинградский институт водного транспорта, который окончил в 1963 г. по специальности «Подъёмно-транспортные машины и оборудование». В 1963-1965 гг. проходил срочную службу в Морских частях Погранвойск ВС СССР. С 1965 г. по 2008 г. работал во ВНИИТрансмаш в должностях от инженера до начальника научно-технического центра – главного конструктора по космической тематике (1997- 2007). В 1966-1986 гг. принимал участие в создании экспериментального узла Р-1 и проведении исследований узлов трения на борту АЛС «Луна-11», «Луна-12» и «Луна-14»; в создании приводов мотор-колёс «Лунохода-1» и «Лунохода-2», создании приводов аппаратов для перемещения по поверхности Марса (АМС «Марс-3», подвижный аппарат «ПрОП-М») и Фобоса (АМС «Фобос-2» подвижный аппарат «ПрОП-Ф»). Член Диссертационных советов в СПбПУ и ОАО ВНИИТрансмаш, с 2004 г. исполняет обязанности председателя ГАК в комиссиях при СПбПУ и БГТУ «Военмех им. Д.Ф. Устинова» Автор 32 изобретений, более сотни печатных научных трудов и учебных пособий.

Доктор технических наук, профессор, Заслуженный конструктор РФ, действительный член и вице-президент СПб. отделения Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского (РАКЦ) (2000), почётный профессор-консультант Харбинского Политехнического университета (2008), член Планетного общества США (2003). Награждён медалями СССР, РФ, медалями Федерации космонавтики СССР и РФ и других общественных организаций.

Олег Игоревич Крестовский

1927 года рождения, блокадник, кандидат географических наук, гидролог-прогнозист, пенсионер, инвалид II гр. по связи с ЧАЭС, кавалер ордена «Мужества».

На рассвете 26 апреля 1986 г. в 130 км к северу от г. Киева раздался гул над туманными берегами р. Припяти. Взорвался под напором водяного пара четвертый блок (реактор) Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС). Для ликвидации последствий этой ядерной катастрофы необходимо было решить четыре основные задачи, одной из которых была - снизить до минимума поступление радиации сточными водами в Днепровскую водную систему. Решение последней задачи было возложено на местные Гипроводхозы (проектирование и строительство плотин и дамб) и Госкомгидромет СССР (Государственный комитет по гидрометеорологии и контролю природной среды).

Опасность разрушения плотин и дамб оставалась из-за очень больших снегозапасов к февралю 1987 г. Поэтому было принято решение направить в Зону прогнозиста гидролога с географо-физической ориентацией и знанием прогнозов погоды. Выбор пал на Крестовского О.И. старшего научного сотрудника ГГИ, кандидата географических наук с 30-летним опытом натурных исследований условий формирования весеннего стока. Изучив всю территорию Зоны с помощью автомашин и вертолетов, Крестовский О.И. полностью представлял особенности водосборов каждой реки. На основании этих данных и предполагаемых типах весенней погоды был составлен по каждой малой реке долгосрочный (за 20-30 суток) прогноз ее водности и максимальных значений, а для р. Припяти – за 50 суток. По ходу развития весенний процессов ежедневно давались уточненные прогнозы характеристик водности на 1, 2 и 3 суток вперед с указанием какая плотина в какой день и час не выдержит напора воды и разрушится. А за ней и следующие плотины на данной реке «рухнут» и вся радиационная муть поступит в Киевское водохранилище. Такие прогнозы совместно с прогнозами погоды ежедневно разносились по всем главным учреждениям г. Чернобыля и, особенно, в представительство министерства обороны.


Гудкова Анастасия Васильевна

1940 года рождения, инженер-гидролог.

Анастасия Васильевна была командирована в составе группы от Государственного гидрологического института для ликвидации последствий аварии на ЧАЭС в период с 29.09.1987г. по 08.11.1987 г.
Участвовала в прогнозировании радиационного загрязнения водных ресурсов и рек Украины и Белоруссии, а также составлении картографических зон загрязнения.
Член Совета Василеостровской общественной организации инвалидов Союз "Чернобыль".
Награждена медалью "За спасение погибавших". Инвалид II группы.

Алексашенко Валентин Николаевич

1940 года рождения, физик-ядерщик.

Валентин Николаевич был неоднократно (июль-август 1987г.; в 1988 и в 1989 г.г.) командирован институтом экологии растений и животных УрО РАН (Уральское отделение Российской академии наук) для ликвидации последствий аварии на ЧАЭС. В должности главного инженера, осуществлял дозиметрический и радиометрический контроль уровня экологической загрязнённости территорий.
Член Совета Василеостровской общественной организации инвалидов Союз "Чернобыль".
Рядовой в отставке. Награждён медалями: "За спасение погибающих", "За трудовую доблесть", "Ветеран труда".
Таким образом, объяснение трагедии в Чернобыле с точки зрения физики заключается в нестабильности позитивного коэффициента обратной связи в реакторе, что привело к увеличению температуры, выработке большого количества пара, взрывам и выбросу радиоактивных материалов. Эта трагедия стала наглядным примером того, какие страшные последствия могут быть при неконтролируемой эксплуатации ядерных реакторов, и подчеркнула необходимость строго соблюдения мер безопасности в ядерной энергетике.
This site was made on Tilda — a website builder that helps to create a website without any code
Create a website