1— реактор
2— технологические каналы
3— пароводяные коммуникации
4— барабан-сепаратор
5— паровые коллекторы
6— трубопроводы, по которым остывшая вода возвращается в реактор
7— насосы, обеспечивающие циркуляцию воды
8— раздаточные коллекторы
9— водяные коммуникации
10 — система контроля герметичности оболочек урановых топливных элементов
11 — верхний слой защиты
12 — боковая зашита
13 — нижний слой защиты
14 — бассейн для выдержки рабочих стержней
15 — загрузочная машина
16 — мостовой кран
«Глуши реактор»
Тем временем люди спокойно работали на своих местах, готовясь к эксперименту по выработке электроэнергии во время выбега — постепенной остановки раскрученной турбины. Начальник вечерней смены Юрий Трегуб, оставшийся в ночную, чтобы помочь товарищам, рассказывал позже: «Отключают турбину от пара и в это время смотрят — сколько будет длиться выбег. Мы не знали, как работает оборудование от выбега, поэтому в первые секунды я воспринял… появился какой-то нехороший такой звук… как если бы «Волга» на полном ходу начала тормозить и юзом бы пошла. Такой звук: ду-ду-ду… Переходящий в грохот. Появилась вибрация здания… Затем прозвучал удар… Я отскочил, и в это время последовал второй удар. Вот это был очень сильный удар. Посыпалась штукатурка, все здание заходило… Свет потух, потом восстановилось аварийное питание…»
После первого удара оператор сообщил об аварийном увеличении мощности. Раздался крик «Глуши реактор!», и кто-то нажал «стоп-кран» — кнопку АЗ-5, посылающую сигнал на опускание аварийных стержней с большой скоростью.
Однако было поздно
Поскольку автоматическую систему аварийной остановки реактора отключили еще раньше, цепная реакция вышла из-под контроля. Это произошло, скорее всего, на высоте 1,5— 2,5 м от основания реактора. Неконтролируемое расщепление ядер вызвало перегрев охлаждающей воды. Циркониевые трубы не выдержали давления смеси воды и пара, некоторые из них взорвались. Оказавшись внутри реактора, вода превратилась в сжатый пар. Стремительно расширяясь, этот пар приподнял крышку реактора, которая весила 2 500 тонн. Двигаясь вверх, крышка последовательно разорвала оставшиеся технологические каналы. Теперь уже многие тонны перегретой воды обратились в пар, и сила его давления подкинула крышку на 10—14 м. В эту дыру ринулась смесь пара, обломков кладки, ядерного топлива, технологических каналов и других конструкционных элементов. Крышка перевернулась в воздухе и упала обратно ребром, раздавив верхнюю часть активной зоны и вызвав дополнительный выброс радиоактивных веществ.
Это и был первый, относительно слабый взрыв, описанный очевидцами. Активная зона реактора была разрушена сжатым паром. Так взрывается, например, паровой котел.
Сейсмические приборы на трех сейсмостанциях в 100—180 км от места событий зарегистрировали только второй взрыв. Он имел магнитуду 2,5 балла по шкале Рихтера и мощность, эквивалентную взрыву 10 тонн тротила.
Кто виноват?
До 2001 года существовали две научно обоснованные версии чернобыльской катастрофы. Одна из них отражена в известном докладе, представленном СССР в МАГАТЭ в 1986-м. В нем отмечается, что дежурный персонал 6 раз грубо нарушил правила эксплуатации реактора, привел его в неуправляемое состояние и отключил почти все средства аварийной защиты. Реактор пошел в разгон и взорвался. Из материалов следовало, что серьезных претензий к конструкции реактора нет и что во всем виноват дежурный персонал. В 1991-м комиссия, образованная Госатомнадзором, связала причины чернобыльской аварии с наличием на концах управляющих стержней длинных графитовых вытеснителей воды. Они поглощают нейтроны хуже, чем вода, поэтому их ввод в активную зону после нажатия кнопки АЗ-5 окончательно лишил реактор управления. Виновниками катастрофы были названы создатели реактора. При этом исходным событием в обеих официальных версиях считается нажатие кнопки АЗ-5, которое вызвало движение стержней вниз и привело к взрыву. Анализ официальных и неофициальных документов, выполненный некоторое время спустя в Институте проблем безопасности атомных электростанций НАНУ, подтвердил и существенно дополнил версию о вине персонала 4-го блока ЧАЭС. Новый взгляд дает объяснение многочисленным аварийным фактам, которые предыдущие версии объяснить не смогли. Удалось установить следующее:
— после нажатия кнопки АЗ-5 управляющие стержни не двигались в активную зону реактора, так как в этот момент уже не существовало ни активной зоны, ни самих стержней;
— наличие графитовых вытеснителей воды в конструкции стержней, опасное «вытеснение» управляющими стержнями нейтронных полей в нижнюю часть реактора и положительный коэффициент реактивности по пару к причинам аварии не имеют никакого отношения;
— материалы и выводы всех официальных комиссий, основанные на данных распечаток ДРЕГ (программы «хронометража» работы энергоблоков) и предположении о движении управляющих стержней в активную зону реактора после нажатия кнопки АЗ-5, неадекватно описывают процесс аварии.
Первый взрыв — тепловой— уничтожил реактор и запустил процессы, приведшие к образованию взрывоопасной газовой смеси
Второй взрыв — смеси водорода с воздухом — разрушил здание 4-го блока
Схема разрушенного реактора
1 — крышка реактора
2 — элементы боковой водяной защиты
3 — нижняя биологическая защита
4 — барабан-сепаратор
5 — бассейн-барботер
6 — бассейн выдержки отработанного топлива
Взрыв гремучей смеси
В разрушенной активной зоне начались химические процессы. В результате пароциркониевой реакции за несколько секунд образовалось до 5 000 м3 водорода. Когда крышка реактора взлетела в воздух, газовая масса вырвалась из шахты в центральный зал. Легковоспламеняющаяся смесь из воздуха и водорода не могла не взорваться от случайной искры или от контакта с раскаленным графитом. Этот второй мощный взрыв разрушил центральный зал и другие помещения 4-го блока.
Бывший охранник ЧАЭС Леонид Бутрименко, чей пост находился всего в 100 м от 4-го блока, рассказывал: «В половине второго я услышал первый взрыв. Он был глухой, словно грохнул трамвай, но очень сильный. Тряхнуло, как при землетрясении. Я повернулся к реактору. Тут на моих глазах произошел второй взрыв. Успел заметить, как вздымается разорванная крыша. Взрыв был такой силы, что бетонные плиты весом тонну, а то и больше, отбросило от реактора метров на пятьдесят. Некоторые вылетели за ограду и контрольную полосу».
Между тем внутри 4-го блока уже поняли, что произошла крупная авария, но не представляли ее истинных масштабов. Руководитель испытаний отправил в центральный зал двух стажеров — посмотреть состояние реактора. Оба получили смертельные дозы, а вернувшись, сообщили, что тот разрушен. Дежурные бросились измерять уровни радиации в рабочих помещениях. Приборы зашкаливали.
Взрывы выбросили наружу газы, аэрозоли и пыль, образовавшиеся в активной зоне. Взмыв на высоту до 6 км, они были подхвачены ветром. Гигантское радиоактивное облако понеслось на северо-запад. Наиболее тяжелые частицы выпали в прилегающих к ЧАЭС районах, а легкие понеслись через Белоруссию, Польшу и Балтийское море в Скандинавские страны, оставляя на земле широкий след радиоактивных осадков. Когда ветер сменил направление, оставшуюся часть выброса широким фронтом понесло через Финляндию на Ленинградскую область и далее на Москву. 27 апреля смертоносное облако, сильно поредевшее, окончательно рассеялось в атмосфере, не долетев до столицы 400 км. Это был первый и самый мощный выброс радиоактивных веществ в окружающую среду.