Горячие новости
2017-12-10 11:04:29
Звернення Луганської ОДА - Луганської обласної військово-цивільної адміністрації до Міністра соцполітики України щодо соціального та пенсійного забезпечення чорнобильців.
2017-12-10 10:59:44
Інформаційне повідомлення про перемоги ОПУШКО ТЕТЯНИ - учениці 10 класу Комунального закладу "Загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №12 Вінницької міської ради".
2017-12-08 19:50:53
Листи на Мінсоцполітики щодо погодження проекту постанови КМУ про вартість санаторно-курортного лікувпання чорнобильців.
2017-12-08 19:36:07
МОЗ про інформування керівників структурних підрозділів з питань охорони здоров_я - постанова КМУ №718 від 27.09.2017 року.
2017-12-08 19:25:31
Херсонська обласна рада про забезпечення житлом чорнобильців.

Поиск по сайту
По всему сайту
В разделе Новости
В разделе Архив

Саркофаг

Статей: 4

Ядерное топливо разрушенного реактора

Телефон: (095) 196-9206 Fax: (095) 196-4546 E-mail: bst@bst.kiae.su


А.Н. Киселев


В 1982 году нашему Отделу радиационного материаловедения в Институте атомной энергии (сейчас РНЦ “Курчатовский институт”) дали задание разобраться, почему в активной зоне ядерного реактора 1-го блока Чернобыльской АЭС стали разрываться технологические каналы. (В технологическом канале стоит кассета, состоящая из двух тепловыделяющих сборок, с которых снимается тепло потоком воды под давлением в 70 атмосфер). К исследованиям был привлечен и Отдел радиационного материаловедения (начальник отдела - Владимир Сергеевич Карасев ) Института ядерных исследований в Киеве. Была поставлена задача по определению причин этих разрушений. (В ОРМ ИЯИ исследования проводил Александр Александрович Шинаков). Исследования показали, что причиной разрушения канальных труб из циркония оказалось остаточное внутреннее напряжение в ее стенках. Завод по своей инициативе изменил технологию изготовления канальных труб, и результатом этого “технологического новшества” стала авария на реакторе 1-го блока ЧАЭС с деформацией графитовой кладки активной зоны. Выяснение причин аварии было очень полезно и важно для повышения надежности технологических каналов. Проблемы надежности постоянно были в кругу задач разработчиков, материаловедов, конструкторов, и авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году, конечно, явилась полной неожиданностью.
О том, что на Чернобыльской АЭС произошла авария, мы узнали 27 апреля 1986 г. во второй половине дня, но не были известны причины и масштабы аварии. А утром 28 апреля 1986 г. вся санитарная зона Отделения реакторных технологий и материалов, куда входил наш Отдел, была заставлена санитарными машинами, РАФиками и автобусами, которые нужно было срочно дезактивировать. На этом транспорте перевозили пострадавших чернобыльцев из аэропорта в больницу №6. Эту работу блестяще организовал и провел начальник бюро РБ и ТБ нашего Отдела Михаил Сергеевич Костяков.
С начала мая 1986 года сотрудники нашего Отдела стали постоянно откомандировываться в распоряжение Правительственной комиссии на промплощадку ЧАЭС для сбора образцов, фрагментов активной зоны, исследование которых могло прояснить картину аварии. К нам в Москву на исследование с Чернобыльской АЭС стали поступать графитовые блоки, оболочки твэл, причем часть этих оболочек имела следы серьезных деформаций, плавления и разрушения. Из Швеции поступило сообщение, что в воздушной среде страны взята радиоактивная проба, в которой обнаружили мельчайшие шарики рутения. (ТПЛ=2310ОС, ТКИП=4120ОС) Это свидетельствовало о том, что в зоне аварии температура превышала 2500ОС. Со слов сотрудников, исследовавших фрагменты активной зоны на крыше ЧАЭС и у завалов были настолько высокие уровни радиации, что выводили из строя новейшие дозиметрические приборы. Разум отказывался воспринимать масштабы этой аварии.
В конце августа 1986 года сотрудники нашего отдела Федор Федорович Жердев, Борис Аронович Гурович и Алексей Сергеевич Шашков обнаружили на крыше 3-го блока нижнюю часть технологического канала внутри которого находилась тепловыделяющая сборка. На торцевом изломе сборки четко просматривался пучок из 18 твэл с таблетками из диоксида урана. Эта находка содержала очень нужную для конкретизации и понимания процесса аварии информацию, так как в нижней части технологических каналов и ТВС выбиты их номера по которым определяется место нахождения этой ТВС и канала в активной зоне реактора на момент аварии. Федор Федорович Жердев вышел на крышу и ломом отделил канал от битумного покрытия кровли. Он договорился с руководителями военных, которые начали очистку крыш 3-го и 4-го блоков, чтобы этот канал сохранили для исследований в Курчатовском институте. После отъезда наших сотрудников военные сбросили этот канал с крыши и при помощи инженерной машины разграждения (ИМР) перевезли его на промплощадку, установив предупредительное ограждение.
Нам поручили срочно привезти этот фрагмент тепловыделяющей сборки из Чернобыля в Курчатовский институт. Перевозка отработанного топлива, по действующим инструкциям, разрещалась после годичной выдержки, для того , чтобы успели распасться короткоживущие изотопы и мощность излучения снизилась в несколько раз.
Мощность гамма-излучения от канала, лежащего на крыше 3-го блока, по измерениям проведенным Ф.Ф. Жердевым, была 200 Р/ч (предел возможности измерения прибором ДП-5В) на расстоянии трех метров, измерить мощность доза ближе к каналу не позволяли возможности прибора. Для перевозки канала в Москву использовали контейнер для отработанных фильтров. У этого контейнера загрузка и выгрузка могла осуществляться как сверху, так и снизу, а самое главное, он имел 800 мм внутреннее отверстие, что позволило нам срочно сделать дополнительную свинцовую защиту. Глубина контейнера позволяла привезти изделие длиной более 1,2 м. Расчеты показывали, что после загрузки активность на стенке контейнера будет выше допустимых санитарных норм, поэтому Советом Министров СССР был выдан пропуск для проезда без дозиметрического контроля. Между контейнером и кабиной водителя установили дополнительную защиту.
Мы предполагали, что в Чернобыле перегрузим контейнер на “грязную” чернобыльскую машину, загрузим в него канал, а перед перегрузкой контейнера с загруженным каналом на нашу машину, который будет иметь поверхностные загрязнения, обернем несколькими слоями полиэтиленовой пленки. Для разгрузки контейнера в Курчатовском институте была подготовлена горячая камера на реакторе МР.
8 сентября 1986 года колонна из двух машин выехала из Москвы в Чернобыль. В состав бригады входили: руководитель группы Киселев А.Н., Шашков А.С., Иванов В.Ю. и Пучков О.В. (дозиметристы), Внуков Б.М. и Лебедев М.В. (операторы горячих камер). Остановились в Иванкове. С утра на освинцованном бронетранспортере выехали на разведку. Нужный нам фрагмент технологического канала нашли сразу. Он лежал на промплощадке, огороженный предупредительными знаками. С торца хорошо было видно, что все 18 твэл на срезе были заполнены таблетками топлива. Измерения показали, что мощность излучения, действительно, 200 Р/ч (предел измерения прибора ДП-5В) на расстоянии в3 метрах от него.
Неожиданности начались при перегрузке контейнера. К сожалению кузов чернобыльской машины по своим размерам оказался меньше чем у нашей и поэтому стапель, в котором стоял контейнер, не входил в “грязную” машину. Выход нашли военные. Они предложили поставить контейнер без стапеля в кузов машины, а кузов засыпать песком. Для нашей бригады улучшались условия загрузки высокоактивного канала в контейнер, так как не было необходимости его высоко поднимать.
Второй неожиданностью явилось операция по загрузке канала в контейнер. Труба канала была черного цвета и казалась круглой. Мы приготовили тонкостенный пенал на длинных тросах, чтобы дистанционно надеть его на канал и перенести на растяжке в контейнер. Но канал в пенал вошел только наполовину. Пришлось пенал сбивать, а на канал набросить петлю из троса. Оставалось только на тросах перенести его в контейнер. При таком раскладе полученная доза может быть высокой, а согласно приказу по Институту сотрудникам получившим 25 бэр и более обьявят выговор со всеми последствиями. Не договариваясь, члены бригады снимают накопители и передают их дозиметристу, они не хотят быть наказанными в случае переоблучения, но выполнение этой работы считают долгом человеческой и профессиональной чести.
Главная неожиданность ждала нас впереди. Анатолий Киселев и Алексей Шашков стояли на машине, а Борис Внуков и Михаил Лебедев на тросовой растяжке поднесли канал и из рук в руки передали его нам. Через несколько секунд он был в контейнере. Но как! Вошел в него только наполовину и торчал из контейнера, как свечка в подсвечнике. Военные при перевозке канала с блока на промплощадку механическом захватом инженерной машины разграждения его немного смяли, а мы этой вмятины не заметили. Все отошли. Сцена, как в “Ревизоре”. На промплощадке нашли кувалду с длинной ручкой. Вот и выход. Толщина стенки технологического канала из циркония всего 4 мм, а канал входит в литой свинцовый цилиндр. Я влез на машину и ударил по каналу один раз. Канал вошел в контейнер приблизительно на сантиметр. Успел ударить не более 3-4 раз, чувствую, что меня тянут за плечо и отбирают кувалду - смена пришла. Причем никакой предварительной договоренности не было. Вскоре контейнер был закрыт и мы поехали отмываться и менять спецодежду в санпропускник 1-го блока. Час спустя, завернутый в пленку контейнер, стоял на московской машине. Один из накопителей в процессе работы мы все же использовали для собственного дозиметрического контроля. Его показание оказалось в пределах 20 рентген.
Рано утром меня на вертолете доставили в киевский аэропорт, и посадили в самолет, вылетающий в Москву, где меня уже ждали, для подготовки к встрече машины с контейнером. А машина с контейнером, в сопровождении 1-2 машин ГАИ спереди и нашей машиной сопровождения сзади, выехали в Москву. К нашей колонне близко никого не подпускали. По прибытии машины в Институт, контейнер сняли и опустили в горячую камеру реактора МР. В нее вошел оператор, разрезал пленку и открыл нижний шибер и крышку контейнера. Затем контейнер приподняли краном и поставили на стальной штырь. Канал легко вышел из контейнера.
Исследования этого фрагмента тепловыделяющей сборки показали, что температура неразрушенного ядерного топлива в нем не превышала 1700ОС, оболочки твэл были целыми, но в одном месте сплавились друг с другом. По номерам выбитых в нижней части технологического канала и на тепловыделяющей сборке установили место в активной зоне реактора, где этот канал стоял на момент аварии. Им оказался тот сектор над опорой реактора, который в процессе аварии расплавилася и через это место, как установили в последствии, протекала лавообразная топливосодержащая масса. (Рис. 1 - 4)
В 1987 году мне не пришлось заниматься чернобыльскими проблемами, так как мне поручили курировать строительство новой цепочки горячих камер в Курчатовском институте. Были изготовлены рабочие чертежи. В 1988 году началась технологическая проработка изготовления камер на Атоммаше, но в духе нашего времени, неожиданно прекратили финансирование.
С 1987 года в Чернобыле работала Комплексная экспедиция при ИАЭ, где начальником лаборатории исследования топлива был мой коллега по работе в Отделе радиационного материаловедения - Чечеров Константин Павлович, и с декабря 1988 года я был откомандирован в его распоряжение.
Лаборатория исследования топлива проводила обследование разрушенных помещений 4-го блока, снимала картограммы гамма-полей, отбирала и исследовала пробы, содержащие ядерное топливо. Так как работать приходилось в условиях, где уровни радиации могли превышать 1000 Р/ч и даже выше, то обязательным условием для участия в проведении работы было личное желание сотрудника и наличие у него профессиональных навыков работы с открытыми источниками ионизирующих излучений. Состав исполнителей не мог быть постоянным при таких условиях работы. Постоянным был только начальник лаборатории. К тому времени он уже был энциклопедистом разрушенного 4-го блока. Константин Чечеров начал заниматься дозиметрической разведкой на 4-ом блоке в 1986 году под руководством дозиметристов-ассов: Михаила Сергеевича Костякова и Владимира Ивановича Кабанова. Он принимал участие в составлении картограмм гамма-полей в помещениях блока, знал наименее опасные проходы, и “тихие” места. Было известно в каких помещениях блока находятся топливные скопления, многие из которых он обследовал в 1986 году еще до заливки блока бетоном при стороительстве “саркофага”.
В Комплексной экспедиции были сделаны экспертные оценки объемов скоплений топливных масс. Один из радиохимических анализов показал, что в лавообразных топливосодержащих массах содержится до 20% ядерного топлива. Эта ошибка была широко распространена,, однако, как оказалось впоследствии, этот результат был завышенболее чем в два раза. Но в тот период у многих специалистов создавалось впечатление, что почти все топливо, находившееся в активной зоне, перешло в процессе аварии в расплав.
Для выяснения данного вопроса на 4-ом блоке с апреля 1988 года начались работы по бурению исследовательских скважин. Первые скважины с отметок 9,1-10,7 м были пробурены в подаппаратное помещение 305/2. Исследовательские скважины позволили получить доступ в помещения, где находились топливосодержащие массы и начать проведение систематических измерений температуры, нейтронных потоков и гамма-полей. В скважинах было удобно устанавливать контрольные датчики.
Получили возможность через скважины, используя перископ или видеокамеру, заглянуть в бывшее реакторное пространство и собственными глазами убедиться, что реактор пуст. Перископические исследования через скважины были начаты группой Вениамина Александровича Прянишникова, в которой работали Георгий Джавадович Ибраимов, Александр Лвович Берестов и Игорь Васильевич Осокин. Видеосъемки проводила группа авторского надзора из НИКИЭТ под руководством Николая Жукова. В группу входили молодые героические рябята и даже одна женщина, профессиональные конструкторы Михаил Можаров, Борис Озеров и операторы Виктор Николаевич Новак, ВладимирВикторович Семенчук, Александр Игнатьев, Ольга Турбина из группы Вячеслава Вощева, который первым 28.04.86 года проводил видеосъемки 4-го блока с земли и с вертолета, а в 1988 году работы его группы велись уже внутри блока.
Когда при бурении скважина достигала топливного скопления, то нужно было бы отобрать пробы. Но, при бурении вода подавалась в скважину из операторского помещения и возвращалась обратно в помещение, где работали люди. Едва только вращающийся бур касался топливного скопления, крошки топлива вместе с водой попадали в помещение, и сразу резко повышался гамма-фон, бурение прекращалось, и людей выводили, а в помещении проводили дезактивацию. По инструкции запрещалось извлекать керн из скважины, если он имел более 10 Р/ч на расстоянии одного метра от устья скважины, в таких случаях скважина консервировалась. Абсурдность этой ситуации была очевидна, и вопрос, как исследовать эти топливные керны, предстояло решить.
В лабораторию исследования топлива меня ввели на должность начальника группы отбора топливосодержащих проб. Моя работа началась с осмотра мест скоплений топливных масс и с изучения безопасных маршутов подхода к ним, особое внимание обращал на места, в которых можно было укрыться, чтобы в будущем иметь возможность для передышки и подготовки приборов и инструмента в рабочее состояние. Освоил и новую для меня работу по перископическому осмотру исследовательских скважин. Моим учителем был Константин Чечеров, который мог пройти практически в любое помещение блока даже в полной темноте, а самое главное, он знал и держал в своей памяти все картограммы гамма-полей в помещениях блока.
В 1988 году не было условий для работы с топливными образцами на 4-ом блоке, хотя в одном из помещений была сооружена горячая камера. Но ее разрабатывали и монтировали не специалисты радиационного материаловедения. (Горячая камера - это возможность дистанционного проведения разных технологических операций с высокой степенью надежности с гарантированной биозащитой). Проводить в смонтированной горячей камере дистанционно даже простейшие технологические операции с ядерным топливом было неудобно, а биозащита ее была такова, что при работе в ней можно было облучиться больше, чем быстро работая с открытым источником вне камеры. В первую очередь нужно было решить проблему по извлечению топливных кернов из законсервированных скважин. Модернизацию начали с изготовления специального контейнера, с помощью которого можно было извлечь буровой инструмент с высокоактивным керном из скважины и перенести его в горячую камеру.В камере топливный керн извлекался из бурового инструмента (колонка). Измерялась мощность гамма-излучения, снимались геометрические размеры, проводилось фотографирование. По специальным заказам от керна брали образцы для лабораторных исследований. Образцы перекладывались в ручные стандартные лабораторные контейнеры. По результатам измерений топливных кернов и образцов составлялись паспорта. Биологическая защита камеры была переделана в соответствии с требованиями радиационной безопасности.
В последстствии оказалось, что топливные образцы, полученные методом бурения, не совсем представительны. Бурение проводилось с интенсивным охлаждением водой, в которую добавляли разные химикаты. Часть компонентов из топливных образцов вымывались, но и в образец вносились химические элементы которых не было в исходном материале. Следовательно, нужно было менять методику пробоотбора.
В чернобыльских мастерских по нашим эскизам изготавливали дистанционный пробоотборный ручной инструмент с комплектом ручных контейнеров. Таким инструментом можно было отбирать топливосодежащие пробы через исследовательские скважины методом сверления или долбления. Работая таким инструментом группа могла отборать топливные пробы в скоплениях на расстоянии до 15 метров и из глубины скопления более одного метра.
В одном из помещений 4-го блока в лабораторный вытяжной шкаф установили защитное стекло с набором дистанционных захватов. Он служил нам заменителем горячей камеры в течении нескольких лет,. Здесь можно было снимать геометрические размеры, фотографировать и измерять мощность дозы излучения от каждой пробы. Было составлено Техзадание на спецхранилище для топливосодержащих проб в одном из помещений 4-го блока. Правда его проектирование и изготовление заняло несколько лет.
В тот период руководство Комплексной экспедиции считало, что большая часть ядерного топлива находится в лавообразных топливосодержащих массах, поэтому в планах работ лаборатории преобладали пункты по исследованию этих мест скоплений. Нужно было определять границы растекания топливосодержащих расплавов, измерять толщины слоев и объемы этих скоплений, отбирать из разных скоплений топливосодержащие пробы для определения концентрации топлива в лавообразной массе.
Концентрация ядерного топлива определялась радиохимическим методом в лабораториях Комплексной экспедиции (г. Чернобыль), в Радиевом институте (г. Санкт-Петербург), в Курчатовском институте (г. Москва). В 1991 году в Курчатовский институт было отправлено более ста топливных проб. В лаборатории нейтронных исследований Василия Ивановича Морозова была определена концентрация диоксида урана в образцах лавообразных масс. Концентрация диоксида урана в лавообразных массах составляла от 3% до 10%.
Результаты экспериментальных исследований 4-го блока показали, что лавообразные массы в процессе аварии растекались из подаппаратного помещения тремя потоками, высокоактивные топливосодержащие образцы каждого из которых были отобраны в лаборатории Константина Павловича Чечерова. Когда проанализировали все полученные результаты по радиохимическим анализам топливосодержащих проб оказалось, что радиохимический способ не дает достоверных концентраций топлива .
Топливные пробы отбирались прямым путем. Отбор осуществляла бригада состоящая из 2-3 человек. Безопасным маршутом подходили к топливному скоплению и останавливались около него в наиболее безопасном, по уровню мощности излучения месте. Как правило, место отбора хорошо освещалось ранее установленным прожектором. (С электриками на блоке у нас были замечательные отношения: достаточно было сказать, сколько и каких прожекторов, удлинителей, гирлянд нужно, - на утро уже все сделано. Вообще, у тех,кто работал на блоке, было гипертрофированное чувство коллективизма независимо от формальной принадлежности к какой- то группе. Работавший в группе диагностики киевлянин из Института технической теплофизики Петр Петрович Бойко всегда старался не только сделать свою работу, но и принять участие в обследовании новых мест или в отборе топливных проб. Это создавало ощущение уверенности, надежности, даже братства). Один из операторов быстро подходил к месту отбора пробы и ударял топором, ломом или киркой ( в отчетах их называли дистанционными пробоотборниками), и быстро возвращался. Затем так же быстро второй оператор подходил к месту отбора и захватом, а то и просто рукой в перчатке, моментально поднимал несколько образцов и укладывал их в пластиковый пакет, затем быстро возвращался в безопасное место. Проба помещалась в лабораторный контейнер и бригада возвращалась в помещение временного хранилища. Несмотря на очевидную самобытность, такая технология была рациональна. Прямой отбор топливной пробы от скопления “слоновая нога” по дозовым затратам не превышал 0,3 бэра на одного человека, хотя на поверхности лавообразной массы мощность гамма-излучения составляла порядка 1100 Р/ч.
Всего было отобрано со свех известных топливных скоплениях более 200 представительных проб. Как правило, отдавая топливные пробы в разные лаборатории на исследование, мы обязательно оставляли образцы-свидетели. К большому сожалению, в наше отсутствие в период отпусков в Чернобыле, часть образцов-свидетелей пропала. Виновники не были найдены. Для нас это был драгоценный материал для исследований, а для других - просто радиоактивные отходы.
Границы растекания лавообразных масс, залитых бетоном при строительстве “саркофага”, определялись методом бурения. Границы открытых скоплений фотографировались и обмерялись непосредственно на месте.
Толщина слоя лавообразных скоплений измерялась прямым измерением двумя раздвижными линейками. Человек из “безопасного” места выходил на скопление лавообразных масс, одну линейку вертикально приставлял к потолку, а другую к поверхности лавообразной массы, сжимал в руках две линейки, разворачивал их в горизонтальное положение и возвращался назад. В безопасном месте можно было спокойно зафиксировать растояние от потолка до поверхности лавообразной массы. Предварительно высота этого помещения измерялась в безопасном месте. Как показали уже первые измерения, сделанные ранее прикидки толщин слоев лавообразных масс “на глаз”, оказались сильно завышеннымим.
Но, измерив толщину слоя лавообразного скопления и зная ее границы, нельзя быть уверенным в правильности рассчитанного объема, так как не было известно состояние полов под этим скоплением. Мы уже знали, что температера плавления лавообразной массы более 1200ОС, а температура образования минерала “чернобылит” (новообразование в виде техногенного высокоуранового циркона, характеризующего минералогию топливных масс, который встречается в виде дипирамидальных кристалов, размером от 5 до 500 мкм), входящего в состав этой массы, - 1600ОС, время действия этой температуры не менее трех часов. Бетон полов при таких температурах и за такое время должен был разрушиться. Для подтверждения обоснованости предположения, в конце 1991 года Чечеров К.П, Киселев Ан.Н., Ненаглядов А.Ю, Бондарь В.Т. и Киселев Ал.Н. вошли в коридор обслуживания (помещение 301/5) с электродрелью, оснащенной длинным сверлом и, фиксируя глубину, вертикально просверлили скопление лавообразной массы. Сверло в течение 2-3 секунд пронзило лавообразную массу и уперлось в целый бетонный пол. Просверлили лавообразную массу еще в нескольких местах - результат один и тотже. На следующий день вошли в помещение 304/3, которое было по всей площади заполнено лавообразной массой слоем от 0,2 до 0,6 метра. Полы под слоем лавообразной массы и в этом помещении оставались целыми. Стало ясно, что при поверхностном и контактном охлаждении лавообразной массы образуется теплоизолирующий слой. А то, что струи лавообразных масс застыли в вертикальном положении, не успевая растечься, свидетельствовало, что процесс охлаждения и отвердения был интенсивным и кратковременным.
По результатам экспериментальных теплометрических измерений в 1991 году, под руководством А.А. Борового, определили количество ядерного топлива, находящегося в лавообразных массах которое составило 135+30 тонн (это были удивительно круглые цифры), хотя если просуммировать результаты по отдельным скоплениям пунктуально, то получается 134,5+44,5 тонн, то есть 47-94% от всего ядерного топлива, находившегося в реакторе на момент аварии. Не найдено 47% ядерного топлива в лавообразной массе, то где остальное? А если 94%, то возникают вопросы, почему не расплавилось топливо в тепловыделяющей сборке, которая стояла в эпицентре аварии, и оказалась на крыше 3-го блока, почему сохранилась краска на металлоконструкциях внутри самого реактора и нет следов гигантского котла, в котором варилась лава из топлива, и т.д. Появилась неудовлетворенность в понимании процессов и результатов аварии.
В то время нам не были извстны работы генерала Н.Д. Тараканова по очистке кровли. Вот что пишет Николай Дмитриевич в своей докторской диссертации:
В соответствии с решением Правительственной комиссии №106 от 19.08.86 года Минестерству обороны СССР совместно с администрацией ЧАЭС поручалось организовать и выполнить работы по удалению высоко радиоактивных отходов из зон “Н”, “М” и трубных площадок. в развал аварийного реактора 4-го блока. Руководителями работ назначены генерал-майор Тараканов Н.Д. и Самойленко Ю.Н.
Зона “Н” - кровля 6001 машинного зала вентцентра, размером 24 х 24 метра. Высота отметки +61,0 м.Битумное покрытие толщиной 5-10 мм. По данным специальной радиационной инженерной разведки находилось более 20 тонн продуктов выброса..
Зона “М” - кровля на отметке +71 м, где стоит венттруба 3 и 4-го блоков.На ней около 100 тонн продуктов выброса.
На трубных площадках около 15-20 тонн.
На кровле лежали целые тепловыделяющие сборки. Ориентировочный вес каждой 300-350 кг.
Норма на одного человека была рассчитана на удаление 50 кг графита или 10-15 кг кусков твэл.

Данные по итогам выполненных работ по удалению с кровли продуктов выброса.

Зона работ

Колич.
личного состава
(Кол.чел)

Удалено графита
(Т)

Удалено ТВС и кусков
шт/(Т)

Прочие матер.
(Т)

Удалено с помощью техники
(Т)

Зона “Н”

953

28,76

17/4,5

1,1

-

Трубная площадка 1

366

17,1

2,1/4,2

-

-

Зана “М”

1427

74,0

70/11,5

3,5

2,8

Трубная площадка 2-5

66

3,5

-

-

-

Итого: 2812 123,6 108/5,9 4,6 2,8
Общий вес продуктов выброса составил 156,86 тонн
В декабре 1991 года, в Москве, состоялся семинар академика С.Т.Беляева с руководителями научных подразделений Комплексной Экспедиции по итогам работы за 1991 год.. Наиболее весомой работой по своим результатам в прошедшем году была работа лаборатории нейтронных исследований В.И. Морозова. Они обобщили и проанализировали свои нейтронные измерения, которые проводили в 4-ом блоке ЧАЭС за несколько лет и определили концентрацию диоксида урана в более чем сотен образцов лавообразных топливосодержащих масс. Первому было предоставлено слово В.И. Морозову, но он сказал, что все присутствующие уже ознакомлены с выпущенными отчетами и препринтами и предложил, чтобы лаборатория исследования топлива рассказала о своей работе. Василий Иванович получал большинство топливных образцов через нашу лабораторию и, конечно, знал о работах по прямому определению объемов топливных скоплений. В этот период наша работа находилась в стадии осмысления, так как ее результаты оказались неожиданными даже для нас. Пришлось мне без подготовки и не имея под рукой нужных материалов рассказать, что по результатам прямых измерений объемов лавообразных топливосодержащих масс и по обобщенным результатам концентрации в них топлива получается, что общее количество топлива в лавообразных скоплениях находится в пределах 20% от всего ядерного топлива, которое было в реакторе на момент аварии. Обсуждения этого сообщения не получилось, потому, что большинство присутствующих были уверены, что почти все топливо уже обнаружено и находится под контролем.
Лично для меня это выступление на семинаре завершилось категорическим запрещением заместителя начальника Комплексной Экспедиции А.А. Борового на въезд в г. Чернобыль и продолжение работ в лаборатории исследования топлива, - кому нужны подчиненные, не разделяющие иллюзий своего начальника.
В мае 1992 года Киселев А.Н., Ненаглядов А.Ю., Сурин А.И. и Чечеров К.П. выпустили отчет и препринт “Экспериментальные иследования лавообразных топливосодержащих масс на 4-ом блоке ЧАЭС за период с1986 по 1991 г.г.”, где впервые обобщили результаты работ лаборатории исследования топлива.
В середине 1992 года Комплексная экспедиция прекратила свое существование и передала все свои дела Национальной Академии Наук Украины, в лице Межотраслевого научно-технического центра (МНТЦ) “Укрытие” Его генеральный директор Владимир Сергеевич Карасев предложил мне продолжить работу в Чернобыле. С 13 июля 1992 года я приступил к выполнению обязаностей главного инженера отделения радиационных технологий и материаловедения.
После выхода в свет работ, где на основании прямых измерений определен объем лавообразных топливосодержащих масс, а по результатам радиохимических и нейтронных исследований определены концентрации диоксида урана в пробах этих масс, количество обнаруженного и контролируемого ядерного топлива в 4-ом блоке не превышало 20%, наши оппоненты не могли согласиться с таким результатом и опубликовали ряд работ, где по их мнению “ визуальный метод для точного определения объема лавообразной массы в местах скоплений не может быть применен, так как точному определению препятствует бетон залитый в помещения разрушенного блока при строительстве “Укрытия”,и нельзя измерить высоту этих скоплений, потому что лава , застывая, образовала “холмы и впадины”, не учтен прожег перекрытий расплавленной массы и не точно очерчены границы лавообрвазной массы под бетоном”.
Пришлось продолжить работы по уточнению границ и толщин топливных скоплений. К.П. Чечеров проанализировал все отчеты и протоколы Комплексной экспедиции по теплометрическим измерениям и расчетам. Проведенный анализ оценок количества топлива, сделанный на основании тепловых измерений, показал, что эта оценка была основана, во-первых, на предположениях, не отражающих реальной тепловой картины 4-го блока, во-вторых, опирались на эксперименты, основанные не на достоверных измерениях, а на волюнтаристских декларациях тепловых расходных параметров, экспериментально зафиксированные вариации которых колеблются в диапазоне до двух порядков. В этом контексте все ранее сделанные оценки количества топлива на основании таких измерений, следовало признать необоснованными. Как пример, подтверждающий это заключение, можно привести сопоставление результатов полученных по разным методикам. Если взять объем лавообразных масс в помещениях парораспределительного коридора, полученный с использованием теплометрического метода (в 1991 году определено теплометрическим методом 23+7 тонн диоксида урана, в 1992 г снизили до 11,6+1,9 тонн, а медод прямого измерения дал 3,75+0,6 тонн), то он будет больше объема, полученного прямыми измерениями топливного скопления в 8 раз. Границы растекания этого скопления с одной стороны открытые, а с другой, где лавообразнаяя масса залита бетоном в 1986 году, определены методом наклонного бурения. Концентрация топлива в лавообразной массе в обоих случаях одинаковая. Максимальная толщина слоя топливного скопления, измеренна на месте и зафиксированная на фотопленке имеет 0,5 метра, и если увеличить толщину слоя в 8 раз, то это скопление должно иметь толщину в 4 метра (границы растекания в обоих случаях одинаковые), а высота помещения, где это скопление находится, всего 2 метра. Даже при снижении количества лавообразной массы в два раза (11,6 т UO2), все равно помещения должны быть заполнены до потолка, а этого при осмотрах не могли обнаружить.
Вот краткие итоги работы лаборатории исследования топлива по ядерному топливу 4-го блока ЧАЭС.
На момент аварии в активной зоне реактора находилось 1659 кассет с 190257,3 кг урана или 215006,4 кг его диоксида (UO2) [2]. Масса урана в одной кассете составляет 114,7 кг, а диоксида урана с одном твэле - 3,6 кг. Кроме ядерного топлива, которое находилось в активной зоне реактора, в южном бассейне выдержки хранились отработанные кассеты. Разные источники называют различное количество кассет от 109 до 172 (135 - данные сотрудников авторского надзора НИКИЭТ, проверявших журналы по ядерной безопасности, а 116 - назвал Госатом Украины в 1995 году) - от 12502,3 до 19728,4 кг урана, или от 14126,4 до 22291,2 кг диоксида урана.
В центральном зале на узле развески свежего топлива на восточной стене находились 11 кассет с 1261,7 кг урана или 1425,6 кг его диоксида.
Главными вопросами, стоящими перед специалистами с 1986 года били - где, сколько и в каком состоянии находится ядерное топливо?
Послеаварийными исследовательскими работами ядерное топливо было обнаружено в следующих видах:

  • диоксид урана в отдельных тепловыделяющих сборках, твэлах и их фрагментах;
  • диспергированное топливо в виде горячих частиц, в аэрозолях и в пыли;
  • топливо, попавшее в состав лавообразных топливосодержащих масс, растекшихся по нижним помещениям блока;
  • топливо в водных растворах и кристаллических легкорастворимых оксикарбонатных соединениях.

Из перечисленных выше видов ядерного топлива на фрагменты тепловыделяющих сборок и твэлов мало обращали внимания. Это было связано с тем, что до начала 1990 года работы велись главным образом в подреакторных помещениях, где не было обнаружено ни одного крупного скопления фрагментов активной зоны. Удавалось найти отдельные поврежденные и целые твэлы даже тепловыделяющие сборки, но не более 20 штук. Тем не менее была собрана некоторая информация о расположении фрагментов активной зоны при обследовании помещений 4-го энергоблока, однако до настоящего момента нет достоверных данных о количестве ядерного топлива находящегося во фрагментах активной зоны.
Количество диспергированного топлива оценивали экспертным методом. В различных отчетах, статьях и докладах приведены оценки от 100 кг до 35 т. Научнообоснованных и экспериментально подтвержденных методов определения количества топлива в пыли и аэрозолях в помещениях объекта “Укрытие” на данный момент нет и, очевидно, не будет. Отчасти это связано с исключительной сложностью объекта, высокими дозовыми нагрузками, сложностью и разнообразием типов поверхностей, на которых осело диспергированное топливо, но, главным образом, потому что при суммарной поверхности строительных конструкций и оборудования порядка 106 кв. м экспериментально определить количество осажденной топливной пыли невозможно, а то, что она в разных местах осела с концентрацией различающейся на порядки - это факт. Некоторые работы с пылевидными частицами топлива проводились. Со стен помещений брались мазки по единой методике, с одинаковой площади поверхности, в дальнейшем проводился гамма-спектрометрический анализ и определялся состав исследуемых образцов. Но методически обоснованные расчеты по оценке количества диспергированного топлива, осевшего на поверхностях не проводились.
Наиболее полно изучена к настоящему времени лавообразная топливосодержащая масса. Это вызвано тем, что в 1986-1989 году были обнаружены ее скопления в помещениях парораспредерительного коридора, бассейна-барботера и помещении 217/2. В начале 1990 г. по отдельным измерениям температуры и тепловых потоков на основании тепловых расчетов, при которых считалось, что единственным источником тепла является топливо, были сделаны первые оценки количества топлива в парораспределительном коридоре - 23 + 7 т урана и в подаппаратном помещении 305/2 - 75 + 25 т урана. Суммарные результаты тепловых расчетов давали основание считать, что почти все ядерное топливо, которое находилось в активной зоне реактора в момент аварии перешло в переплавленную массу - поэтому основные работы в 1989 - 1991 годах были сконцентрированы на изучении лавообразных топливных скоплений. Прямыми измерениями и исследованием проб были установлены объемы расплавов трех потоков (Рис.4),.различающихся концентрацией диоксида урана и содержанием магния и железа в рассплавах, по концентрации урана в цирконоуранокислородной фазе и по окраске лавы.
Первый поток вместе с расплавленным металлом из юго-восточной части подреакторного помещения 305/2 на отметке 10,0 м перетек в ее юго-западный квадрат и через паросбросной клапан - в помещение парораспределительного коридора 210/7 на отметку 6,00 м. В этом помещении произошло частичное разделение металла и лавы, металл слоем толщиной порядка 50 мм оказался на полу, лава, как шлак, сверху (в составе лавообразной массы есть металлические образования, в основном в виде мелких шариков). Так как слой лавы достигал 0,5 м, а паросбросные трубы бассейна-барботера выступают над полом на 350 мм, поток по паросбросным трубам пролился в помещения бассейна-барботера 012/15 на отметку 2,20 м и в 012/7 на отметку - 0,65 м. Концентрация диоксида урана в этом потоке максимальная 8-10%. Цвет лавы - коричневый.
Второй поток из юго-восточной части помещения 305/2 на отметке 10,0 м через два паросбросных клапана протек до отметки 6,00 м в помещение 210/6 парораспределительного коридора. Вероятно, в начальной стадии через эти клапаны протекал только расплавленный металл без лавы, так как количество металла в этой зоне значительно больше, чем было в первом потоке. Поток металла разлился до центральной оси реактора, через стенные люки перетек в соседнее помещение 210/5 и застыл там на площади в 12 кв.м, в зоне оси Л (проходит по центру реактора), возможно, расплавив выступающие части паросбросных труб, пролился внутрь четырех труб, где и застыл. В соседнем помещении 210/5 на той же оси Л металл частично расплавил трубный стояк (в расплавленной трубе застывшего металла не обнаружено) и протек до первого этажа бассейна-барботера. Можно предположить, что поток расплавленного металла совместно с теми высокотемпературными термическими процессами, которые протекали в юго-восточной части помещения 305/2, расплавили металлическую облицовку пола этого помещения вместе с узлами крепления паросбросных клапанов и они под собственной тяжестью и под давлением сверху, в том числе массы заполнившего их металла и лавы, опустились вниз насколько позволила им приваренная облицовка потолка помещения парораспределительного коридора. Слой скопления лавы в помещении 210/6 в основном не превышает 200 мм и, следовательно, не мог попасть в нижние помещения бассейна-барботера. Концентрация диоксида урана этом потоке 5-7%. Цвет лавы - черный.
Третий поток из юго- восточной части помещения 305/2 на отметке 10,0 м протекал через пролом в стене подаппаратного помещения в помещение 304/3 до отметки 9,30 м. Поток, вероятно, был бурным, так как сорвал со своего места металлоконструкции ограждения электрошкафов, деформировал их и вынес к дверному проему. Далее поток по коридору обслуживания (помещение 301/5) частично залил помещение 303/3 (все эти помещения находятся на отметке 9,30 м), но в основном устремился в помещение 301/6 в его южный тупик на отметке 9,00 м, где через трубные проходки и люк в полу начал стекать в помещение 217/2 на отметку 6,00 м и, застывая, образовал “слоновьи ноги”, “сталактиты”, “натеки” и “каплю”. Концентрация в этом потоке диоксида урана минимальная 3-5%. Цвет лавы - черный.
В настоящее время есть две версии определения количества ядерного топлива в лаве. По первой версии, используя результаты теплометрических измерений, количество урана в лавообразной массе было определено в 135+30 т (1990 г.), по второй, по результатам прямых измерений топливной массы, значительно меньше - 23,45+4,4 т диоксида урана (1992 г.). Фактически ядерного топлива должно быть еще меньше, так как в объеме лавообразной массы не учтены газовые пустоты, (объем обнаруженных в 1995 году пустот имеет десятки литров) и, не известно, какие не содержащие ядерное топливо материалы оказались внутри этих скоплений. Следует учесть и тот факт, что при определении концентрации топлива в сотне представительных образцов нейтронным методом в РНЦ “Курчатовский институт” результат оказался на 1% ниже, чем при радиохимических методах.

Сопоставление количества диоксида урана в лавообразной массе определенной по результатам тепловых измерений
и по результатам прямых измерений топливных скоплений.
Помещения
4-го блока
Выс.
отм.
(М)
Тепловые измерения
Объем Масса
3) (Т)
Прямые измерения
Объем Масса
3) (Т)
МТЕПЛ.ИЗМ.
_______
МПР.ИЗМ.
ББ - 1 этаж -0,65 7 1,5+0,5 2 04+0,1 х3,5
ББ - 2 этаж 2,20 54 11+4 10 2,2+0,3 х5,4
ПРК-3 этаж 6,00 139 23+? 22,5 3,75+0,6 х6,2
пом.305/2 10,00 483 75+25 74,5 11,6+1,9 х6,5
п.304/3 и др 9,30 221 20+7 57 5,2+1,4 х3,9
пом.217/2 6,00 43 4+1 3 0,3+0,1 х14

Итого 947 134,5+44,5 169 23,45+4,4 х5,6

Начиная с 1993 года мы получили возможность принимать участие во всевозможных и в том числе Международных конференциях по чернобыльским проблемам. Мы предполагали, что всестроннее обсуждение наших результатов, привлечет внимание специалистов и в результате мозгового штурма будет найдена истина.
В 1994 году такую попытку организовал председатель государственного комитета Украины по ядерной и радиационной безопасности Николай Александрович Штейнберг на международном симпозиуме “Безопасность “Укрытия-94”. На симпозиуме были зачитаны доклады Борового А.А., Пазухина Э.М., Попова В.Д., Огородника С.С., в которых признавался правильным только теплометрический метод.
Был зачитан доклад Чечерова К.П. по анализу тепловых измерений и теплометрическим методикам по определению топлива в лавообразных массах, и мой доклад о лавообразных топливосодержащих массах. В наших докладах количество найденного топлива в помещениях 4-го блока было в несколько раз меньше, но дискуссии, почему такие расхождения и где же здесь истина, на этом симпозиуме не состоялась.
Та же ситуация с двумя самостоятельными версиями повторилась в 1995 году на Международной научно-технической конференции национального ядерного общества МКЯР-95 “Международная кооперация в ядерном развитии” [1] в г. Киеве, и в 1996 году на Международной конференции “Уроки Чернобыля. Технические аспекты”. Все доклады опубликованы отдельными изданиями, а журнал “Атомная энергия” [2,3] напечатал несколько статей на эту тему. Научная общественность никак не отреагировала на это. Эта научная демократия, позволяет одному считать, что почти все топливо находится в шахте реактора, другому, что все топливо в подреакторных помещениях - не зависимо от того, что шахта реактора пуста, и в подреакторных помещениях невозможно увидеть такого количества топлива, и такие топливные объемы просто не могли бы поместиться в наблюдаемых помещениях, а тех, кто там был и лично видел своими глазами пустые помещения, невозможно убедить, что там находятся огромное количества топлива, декларируемое теми, кто там не был.
По результатам обследования 4-го энергоблока установлено состояние основных элементов конструкции реактора после аварии. Наиболее важный вывод - отсутствие активной зоны в шахте реактора. Собрано большое количество данных, на основании которых может быть сформирована модель развития аварийных процессов, но такой задачи пока никем и не перед кем не поставлено. На данный момент достоверно не установлено местонахождение большей части ядерного топлива в различных его модификациях. Необходимо проведение экспертизы достоверности оценок количества топлива в различных его модификациях и оценка вероятности его местонахождения. Таким образом с 1992 есть две самостоятельные версии о количестве ядерного топлива в лаве от 47% до 93% и от 9% до 13% соответственно. Признавая первую версию, получается что в минимуме не найдено 53% топлива, а если признать вторую версию, то предстоит еще найти 91%!

В заключении необходимо отметить, что самое сильное впечатление произвела на меня рабочая атмосфера, царящая в Чернобыле. Необыкновенная легкость с которой решались там все вопросы. Люди, которые там работали, были с каким-то другим мировозрением, одухотворенные, всегда готовые прийти на помощь и работающие с утроенной энергией.
Не могу не возвратиться вновь к людям, вместе с которыми были получены экспериментальные результаты исследований внутри послеаварийного 4-го блока Чернобыльской АЭС. Уверен, что ни в какой стране мира, кроме нашей Родины, нет такого количества бескорыстных, бесстрашных и отзывчивых людей, готовых по зову сердца уйти с обжитого места, от семьи, рисковать своим здоровьем для того, чтобы найти причины ядерной катастрофы и сделать так, чтобы подобные катастрофы никогда не повторились. Не является секретом, что наиболее рьяно добиваются личных благ те “чернобыльцы”, которых никто не видел в опасных зонах. Таких “героев” в 4-ом энергоблоке не было видно.
К величайшему сожалению среди нас нет бессмертных. Люди должны помнить тех, кто практически без защиты, расчитывая только на свои профессиональные знания и опыт, сражался с вырвавшимся ядерным джином. Почтим память рано ушедших из жизни героических борцов:

Базыря Николая Николаевича
Бойко Петра Петровича,
Внукова Бориса Михайловича,
Доценко Владимира Алексеевича
Завадинского Вадима Всеволодовича
Жердева Федора Федоровича,
и других дорогих друзей,
которых уже нет среди нас.


Не должны быть забыты
  • работавшие в топливных скоплениях сотрудники Курчатовского института: Беленов В.С., Бондарь В.Т., Джиловян С.Д., Киселев Ал.Н., Кроль А.Л., Костяков М.С., Кабанов В.И., Лебедев М.В., Михайлов И.Ю., Мотлич А.Г., Ненаглядов А.Ю., Пучков О.В., Чернышов О.Н., Чечеров К.П., Шашков А.С., Фоминых В.М., Юровских Ю.Н.;
  • сотрудники Комплексной экспедиции: Пряничников В.А., Берестов А.Л., Ибраимов Г.Д., Осокин И.В.;
  • сотрудники группы авторского надзора конструкторского отдела НИКИЭТ: Жуков Н.В., Можаров М.А., Озеров Б.А.;
  • сотрудники бюро видеоинформации НИКИЭТ: Вощев В.В., Игнатьев А.К., Новак В.Н., Семенчук В.В, Турбина О.В.;
  • сотрудники Радиевого института им. В.Г. Хлопина: Бураков Б.Е., Николаева Л.Д., Плескачевский Л.А., Петров Б.Ф., Римский -Корсаков А.А., Цирлин В.А.;
  • большой коллектив из ВНИПИЭТ: Алешин А.М., Гурский Б.А., Западалов В., Калинин В.Г., Санитаров В.В., Уланов В.Е., Ширай А.П., Щапков Д.С.,
  • и десятки не названных героев.

Литература

  1. International Cooperaftion for Nuclear Development ICND-95 3-7 July 1995, Kiev, Ukraine:
    • A.N. Kiselev, K.P. Checherov. Results of Inspection of Destroyed Compartments and Metallic Structures in Unit-4 of Chernobyl NPP.
    • А.Н. Киселев, А.И. Сурин, К.П.Чечеров. Результаты дополнительных исследований мест скоплений лавообразных топливосодержащих масс на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС.
    • Kiselev A.N. How Much Nuclear Fuel is in Lave-like Fuel Containing Masses in the Unit-4 of Chernobyl NPP.
    • Checherov K.P., Kiselev A/N/ The Analisis of the Heat Methods User for the Determenation of the Fuel Quantity Inside the Object “Shelter”.
    • Kiselev A.N., Checherov K.P. Lava-Lfke Fuel-Containing Masses in Unit-4 of Chernobyl.
  2. Сколько же ядерного топлива находится в лавообразной топливо- содержащей массе 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС? АЭ, Т.78, вып.4, апрель 1995,-256-259 с.
  3. Киселев А.Н., Сурин А.И., Чечеров К.П. Послеаварийное обследование реактора 4-го блока Чернобыльской АЭС. АЭ, Т.80, вып.4, апрель 1996, - 240-247 с.
Статистика
Число посетителей сайта
Число просмотренных страниц
2017 Декабрь
1154
33541

Медицинская помощь
2016-08-18 13:43:52
Лист Олівінського В.В.
2014-05-08 15:39:17
Лист Листраденкова П.С.
вх №213 від 07,05,2014
2014-05-08 15:37:41
Лист Арутюмова А.К.
вх № 214 від 07,05,2014
2014-03-07 17:31:50
Лист Жук Г.И.
2013-04-04 17:37:34
Лист Кияшко О.П.
вх 223 от 03,04,2013