Объект "Укрытие": ученые встревожены состоянием саркофага в Чернобыле

Реакции деления снова протекают в урановых топливных массах
12-05-2021, 19:46 / Автор: Ілько Северин
/ Источник: Страна /
3.9т

Спустя 35 лет после Чернобыльской аварии угроза возобновления реакции деления в хранящемся внутри объекта "Укрытие" серьезно обеспокоила ученых. Авторитетное издание Science пишет, что ранее реакцию деления внутри энергоблока провоцировала дождевая вода. Сейчас в реакторе, который теперь спрятан под Новым безопасным конфайнментом (НБК), эти процессы не прекращаются. Происходящее ученые сравнили с "тлеющими углями в мангале для барбекю". Решить проблему помогут роботы, а в случае успеха, опыт пригодится для ликвидации последствий на другой АЭС - Фукусиме.

"Страна" публикует полный перевод статьи журнала Science

"Это как тлеющие угли в мангале для барбекю". В Чернобыле снова протекают ядерные реакции

Спустя тридцать пять лет после взрыва Чернобыльской атомной электростанции в Украине в результате самой страшной ядерной аварии в мире, реакции деления снова протекают в урановых топливных массах, похороненных глубоко внутри искалеченного реакторного зала.

"Это похоже на тлеющие угли в мангале для барбекю", - говорит Нил Хаятт, химик-ядерщик из Университета Шеффилда. Теперь украинские ученые изо всех сил пытаются определить, исчезнут ли реакции сами по себе или потребуются чрезвычайные меры, чтобы предотвратить еще одну аварию.

Датчики отслеживают растущее количество нейтронов, сигнал деления, исходящий из одной недоступной комнаты, сообщил на прошлой неделе во время обсуждения демонтажа реактора Анатолий Дорошенко из Института проблем безопасности атомных электростанций (ИСПАЭС) в Киеве.

"Есть много неопределенностей. Но мы не можем исключить возможность [аварии]", - говорит Максим Савельев из ИСПАЭС.

Количество нейтронов растет медленно, говорит Савельев, предполагая, что у менеджеров есть еще несколько лет, чтобы придумать, как подавить угрозу. Любое решение, которое придумает он и его коллеги, будет представлять большой интерес для Японии, которая пытается справиться с последствиями собственной ядерной катастрофы 10 лет назад на Фукусиме, отмечает химик-ядерщик Нил Хаятт. "Это такая же опасность".

Угроза самоподдерживающегося деления и критическое состояние ядерных руин давно преследует Чернобыль. Когда 26 апреля 1986 года часть активной зоны реактора четвертого блока расплавилась, урановые топливные стержни, их циркониевая оболочка, графитовые регулирующие стержни и песок оказались на активной зоне и слились вместе в лаву. Она потекла в подвальные помещения реакторного зала и затвердела в образования, называемого "топливосодержащими материалами" (ТСМ), которые содержат около 170 тонн облученного урана - 95% исходного топлива.

Саркофаг из бетона и стали, названный Укрытием, возведенный через год после аварии для размещения останков четвертого блока, позволил дождевой воде просачиваться внутрь. Поскольку вода замедляет нейтроны и, таким образом, увеличивает их шансы поразить и расщепить ядра урана, сильные дожди иногда вызывали резкое увеличение количества нейтронов.

После ливня в июне 1990 года "сталкер" - ученый из Чернобыля, рискуя подвергнуться радиационному облучению, добрался к поврежденному реакторному залу, и распылил раствор нитрата гадолиния, который поглощает нейтроны, на ТСМ, который, как он и его коллеги опасались, мог стать критичным.

Спустя несколько лет завод установил спринклеры нитрата гадолиния на крыше "Укрытия". Но спрей не может эффективно проникнуть в некоторые подвальные помещения.

Чиновники предположили, что любой риск возникновения критичности исчезнет, ​​когда в ноябре 2016 года над Укрытием появится массивный Новый безопасный конфайнмент (НБК).

Конструкция стоимостью 1,5 миллиарда евро должна была изолировать Укрытие, чтобы его можно было стабилизировать и в конечном итоге демонтировать. НБК также защищает от дождя, и с момента его установки количество нейтронов в большинстве районов объекта "Укрытия" было стабильным или снижается.

Но в некоторых местах они начали расти, почти вдвое увеличившись за 4 года в комнате 305/2, которая содержит тонны ТСМ, погребенных под завалами. Моделирование Института проблем безопасности атомных электростанций предполагает, что высыхание топлива каким-то образом делает нейтроны, рикошетирующие через него, более, а не менее эффективными при расщеплении ядер урана.

"Это правдоподобные и правдоподобные данные", - говорит Хаятт. "Просто непонятно, каков может быть механизм".

Угрозу нельзя игнорировать. Поскольку вода продолжает отступать, ученые опасаются, что "реакция деления ускоряется экспоненциально", - говорит Хаятт, что может привести к "неконтролируемому высвобождению ядерной энергии".

Невозможно повторить 1986 год, когда взрыв и пожар послали радиоактивное облако над Европой. Реакция неуправляемого деления в ТСМ может произойти после того, как тепло от деления испарит оставшуюся воду. Тем не менее, отмечает Савельев, хотя любая взрывная реакция будет сдерживаться, она может грозить обрушить нестабильные части шаткого Укрытия, заполнив НБК радиоактивной пылью.

Устранение недавно разоблаченной угрозы - непростая задача. Уровни радиации в 305/2 не позволяют подойти достаточно близко для установки датчиков. И распылять нитрат гадолиния на ядерные обломки здесь невозможно, так как они закопаны в бетон.

Одна из идей состоит в том, чтобы разработать робота, который сможет выдерживать интенсивное излучение достаточно долго, чтобы просверлить отверстия в ТСМ и вставить баллоны с бором, которые будут функционировать как управляющие стержни и поглощать нейтроны. Тем временем ИСПАЭС намеревается усилить мониторинг двух других областей, где ТСМ могут стать критическими.

Возрождающиеся реакции деления - не единственная проблема, с которой сталкиваются "хранители Чернобыля". Под воздействием интенсивной радиации и высокой влажности ТСМ распадаются, порождая еще больше радиоактивной пыли, что усложняет планы демонтажа Укрытия. Вначале формирование ТСМ под названием "Слоновья лапа" было настолько сложным, что ученым приходилось использовать автомат Калашникова, чтобы отбить кусок для анализа. "Теперь он более или менее имеет консистенцию песка", - говорит Савельев.

Украина давно намеревалась удалить ТСМ и сохранить их в геологическом хранилище. К сентябрю с помощью Европейского банка реконструкции и развития он планирует разработать для этого всеобъемлющий план. Но поскольку в Убежище все еще кипит жизнь, может быть труднее, чем когда-либо, похоронить беспокойные останки реактора.

Реакция Украины на публикацию Science

После публикации материала на сайте украинского оператора Чернобыльской станции ИСПАЭС появилась реакция на статью американского издания. Ученые института подтверждают, что действительно есть рост плотности потока нейтронов на скоплениях топливо-содержащих материалов.

Однако, пишут украинские атомщики, такой рост был предсказуем. В институте объясняют это тем, что когда над Чернобылем закрылась "Арка", внутри объекта "Укрытие" началось испарение, которое и привело к росту плотности потока нейтронов.

В то же время, ученые подтверждают, что некоторые скопления ТСМ действительно несут потенциальную опасность из-за предполагаемой "двухслойной пористой структуры" застывшей лавы. Но корректно отслеживать эти процессы Украина не может - ученым на это не выделили средств.

"Страна" публикует этот текст без изменений:

"В связи с появлением в СМИ и широким обсуждением общественностью информации о состоянии объекта "Укрытие" и локализованных в нем топливосодержащих материалов (ТСМ), а также дискуссии о связанных с этим рисков для окружающей среды Институт проблем безопасности атомных электростанций (ИПБ АЭС) НАН Украины сообщает:

После установления нового безопасного конфайнмента (НБК) "Арка" в проектное положение в течение более четырех лет действительно наблюдается рост плотности потока нейтронов на периферии скопления ТСМ, которое локализовано в одном из подреакторных помещений объекта Укрытие (помещение 305/2). Однако, на сегодняшний день, этот рост не превышает установленных пределов безопасности, контролируемых с помощью штатной системы контроля ядерной безопасности (СКЯБ ИАСК).

За последнее десятилетие в ИПБ АЭС накоплены знания и разработаны модели поведения основных скоплений ядерно-опасных материалов, которые делятся (ЯНМД). Согласно предложенной и развитой специалистами ИПБ АЭС научной гипотезы о состоянии этих скоплений ТСМ, еще в 2015 году было предусмотрено увеличение плотности потока нейтронов в результате исключения возможности попадания атмосферных осадков внутрь объекта "Укрытие" после установки НБК "Арка" в проектное положение. То есть текущие экспериментальные данные лишь подтвердили научную гипотезу, разработанную специалистами ИПБ АЭС еще до построения НБК.

Научная гипотеза предполагает, что в под реакторном помещении 305/2 существуют два переувлажненных скопления ТСМ с повышенной концентрацией делящихся материалов. На основе анализа результатов экспериментально-расчетных работ потенциально опасным является "южное" скопления ЯНМД, которое было эпицентром формирования и растекания лавообразных ТСМ. Скопления ТСМ в этом помещении по нашим данным может иметь двухслойную пористую структуру: верхний слой - черные лавообразные ТСМ, а нижний слой - потенциально критическая композиция с высокой концентрацией ЯНМД.

К установлению НБК в проектное положение ТСМ были полностью переувлажненны и динамика плотности потока нейтронов держалась в пределах сезонных трендов за счет регулярных поступлений влаги от атмосферных осадков и конденсата, то есть не наблюдалось никаких потенциально опасных изменений уровня подкритичности этих ЯНМД. После установки НБК в проектное положение в результате исключения поступления атмосферных осадков внутрь объекта "Укрытие" начался процесс испарения и потери влаги пористой структурой лавообразных ТСМ, что и привело к зарегистрированному рост плотности потока нейтронов.

На основе прогнозных оценок ожидается, что и в дальнейшем будет наблюдаться рост плотности потока нейтронов, которое будет определяться процессом потери влаги в слое переувлажненного среды лавообразных ТСМ. Именно поэтому ученые ИПБ АЭС акцентируют внимание на необходимости углубленного исследования состояния ТСМ и изучении факторов, влияющих на состояние ядерной безопасности объекта "Укрытие" и, соответственно, разработали Программу мониторинга ТСМ объекта "Укрытие".

Сама научная гипотеза о существовании в объекте "Укрытие" скоплений ТСМ с высокой концентрацией урана и прогнозные оценки неоднократно публиковались в отечественных и зарубежных научных изданиях (например "Объект" Укрытие "в условиях нового безопасного конфайнмента" В. А. Краснов, А. В. Носовский, С. А. Паскевич, В.М. Рудько; под общ. ред. А. В. Носовского. НАНУ ИПБ АЭС. Чернобыль. 2021 г.- 344 с) и докладывались на научных конференциях. В 2021 году эти материалы были представлены в докладе на международной конференции INUDECO, где обсуждались риски ядерной безопасности объекта "Укрытие".

Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины единственная на сегодня научное учреждение, которое с первых лет после аварии на Чернобыльской АЭС изучает состояние локализованных внутри объекта Укрытие ЯНМД, а также занимается прогнозированием изменения их состояния во времени. Эти научные исследования очень важны, поскольку полученные данные дают основу для обоснований радиационной и ядерной безопасности объекта Укрытие. ИПБ АЭС, как организация - научный руководитель, постоянно сотрудничает с Чернобыльской АЭС по повышению ядерной безопасности объекта Укрытие и предоставляет соответствующие научно обоснованные рекомендации.

Понимая сложность проблемы, которая стоит перед Чернобыльской АЭС в период преобразования объекта Укрытие в экологически безопасную систему, предусматривающую обращение с ядерно-опасными материалами, в 2016 году Институтом была разработана специальная Программа мониторинга ТСМ объекта Укрытие. Однако на текущий момент времени ГСП ЧАЭС не обеспечена соответствующими ресурсами для реализации этой программы".

Напомним, Рейтинг демократов в США упал до самого низкого уровня за последние 35 лет — опрос WSJ.

Ранее Вести-ua.net писали, Сегодня годовщина страшной аварии на Чернобыльской АЭС.

Также Вести-ua.net сообщали, "Россия ничего не сможет сделать": что Азербайджан готовит для Кремля.

Почему вы можете доверять vesti-ua.net →

Читайте vesti-ua.net в Google News

Последние новости

17:58
Орбан: Украине стоит быть "буферным" государством и сотрудничать с ЕС вместо вступления
916
17:36
Китаю не нужна победа России в войне: The Hill про иную цель Пекина
817
17:14
Сорвали планы РФ и набрали в плен россиян: Зеленский сообщил об успехе ВСУ
2.2т
16:57
Группа мужчин напала на автобус ТЦК: мобилизованные бежали
1.9т
16:43
Рейтинг демократов в США упал до самого низкого уровня за последние 35 лет — опрос WSJ
867
16:19
Таиланд отразил вторжение Камбоджи: десятки погибших
855
16:03
"Россия ничего не сможет сделать": что Азербайджан готовит для Кремля
15:56
США, ЕС и Британия обсудят завершение войны в Украине - The Guardian
760
15:31
В США напомнили россиянам о 50-дневном дедлайне
573
15:09
В Сумской области задержан подозреваемый в убийстве 17-летней девушки
677
14:58
На взятке поймали начальника сборного пункта Киевского ТЦК
778
14:41
NASA сократит почти 4 тысячи работников: Bloomberg о последствиях правительственной программы
390
14:18
Возьмите себя в руки: Трамп требует от Европы ограничить миграцию
752
14:01
США заявили о ликвидации главаря ИГИЛ — детали
536
13:56
К Земле приближается новая магнитная буря: когда будет удар
13:33
В России без объяснений отменили главный военно-морской парад
739
13:13
"Ползают в костюмах собак": в ВСУ рассказали о штурмах РФ на Краматорском направлении
2.1т
12:57
Армия РФ готовит наступление на границе Днепропетровской и Запорожской областей: подробности
852
12:43
Атакован завод с важной техникой для армии РФ: дроны ударили по Ставрополю
539
12:19
В ВСУ отказываются от боевых роботов: Сергей "Флеш" предупредил про еще одну отрасль, в которой будем отставать от противника
1.8т
12:03
Каждый седьмой житель Словакии поддерживает присоединение к России
1.7т
11:58
У 6 Зодиаков сегодня начнется новая глава финансового достатка
1.9т
11:29
Третий суд заблокировал указ Трампа о гражданстве по рождению
730
11:11
Трамп и фон дер Ляйен готовят встречу
450
10:57
Чего ожидать от доллара и евро в конце июля: прогноз банкира
708
10:41
Количество гражданских жертв в Украине достигло трехлетнего максимума, - представитель ООН
496
10:18
Россияне три часа били по Харькову КАБами, баллистикой и "Шахедами"
586
10:01
Путин готовится к новой войне, но не против НАТО – The Telegraph
5.9т
09:56
Трамп анонсировал трехстороннюю встречу с Зеленским и Путиным
1.2т
09:33
Погода в августе: синоптики дали прогноз на последний месяц лета
718
09:09
Не только Крым: в Украине была еще одна автономная республика
3.8т
08:58
На пороге новой жизни: конец июля обещает перемены трем знакам зодиака
1.6т
08:36
США и Китай поссорились в ООН из-за агрессии РФ
08:14
Новый зеленый дорожный знак: что он означает для украинских водителей
647
22:57
Несколько областей Украины на выходные накроет невероятная жара
650
22:43
Трамп допустил, что ему придется ударить по России вторичными санкциями
793
22:19
Черное море "захватывает" новый хищник: экологи объяснили степень опасности
896
22:03
Илон Маск частично сорвал контрнаступление Украины в 2022 году — Reuters
640
Больше новостей