В Чернобыле возобновляются ядерные реакции, и ученые не исключают возможности новой критической радиоактивной аварии

Спустя 35 лет после взрыва Чернобыльской атомной электростанции на Украине в результате самой страшной в мире ядерной аварии, реакции деления снова тлеют в урановых топливных массах, погребенных глубоко внутри искореженного реакторного зала. 

"Это похоже на угли в яме для барбекю", - говорит Нил Хаятт, химик по ядерным материалам из Университета Шеффилда.

Теперь украинские ученые пытаются определить, затухнут ли реакции сами по себе или потребуется чрезвычайное вмешательство, чтобы предотвратить новую аварию".

Новый сигнал деления из закрытой комнаты

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

"Есть много неопределенностей", - говорит Максим Савельев из ИСПАЭС. "Но мы не можем исключить возможность [аварии]". Количество нейтронов растет медленно, говорит Савельев, предполагая, что у них есть еще несколько лет, чтобы придумать, как подавить угрозу.

Любое средство, которое придумают он и его коллеги, будет представлять большой интерес для Японии, которая преодолевает последствия собственной ядерной катастрофы, произошедшей 10 лет назад на АЭС Фукусима, отмечает Хаятт. "Это опасность аналогичного масштаба".

Самоподдерживающееся деление

Призрак самоподдерживающегося деления, или критичности, в ядерных руинах уже давно преследует Чернобыль. Когда 26 апреля 1986 года расплавилась часть активной зоны четвертого блока реактора, урановые топливные стержни, их циркониевая оболочка, графитовые стержни управления и песок, насыпанный на активную зону, чтобы попытаться погасить огонь, превратились в лаву.

Она стекала в подвальные помещения реакторного зала и застывала в образованиях, называемых топливосодержащими материалами (ТСМ), в которых находится около 170 тонн облученного урана-95% первоначального топлива.

Бетонно-стальной саркофаг под названием "Укрытие", возведенный через год после аварии для размещения останков четвертого энергоблока, позволил дождевой воде просачиваться внутрь. Поскольку вода замедляет, или умеряет, нейтроны и тем самым повышает их шансы поразить и расщепить ядра урана, сильные дожди иногда вызывали резкий рост числа нейтронов.

Чернобыльские чиновники предполагали, что любой риск критичности исчезнет, когда в ноябре 2016 года над "Укрытием" был надвинут массивный Новый безопасный конфайнмент (НБК). Это сооружение стоимостью 1,5 миллиарда евро должно было 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 зон Укрытия было стабильным или снижалось.

Но в некоторых местах они начали расти, почти удвоившись за 4 года в комнате 305/2, где находятся тонны ТСМ, погребенных под обломками. Моделирование ISPNPP предполагает, что сушка топлива каким-то образом делает нейтроны, рикошетящие через него, более, а не менее эффективными для расщепления ядер урана. Неясно только, что это может быть за механизм.

Угрозу нельзя игнорировать

По словам Хаятта, по мере того, как вода продолжает отступать, возникает опасение, что "реакция деления ускоряется экспоненциально", что приведет к "неконтролируемому высвобождению ядерной энергии".

Повторения 1986 года, когда взрыв и пожар вызвали радиоактивное облако над Европой, не предвидится. Запущенная реакция деления в ТСМ может затухнуть после того, как тепло от деления выкипит из оставшейся воды. Тем не менее, отмечает Савельев, хотя любая взрывная реакция будет сдержана, она может угрожать обрушить нестабильные части шаткого "Укрытия", наполнив НБК радиоактивной пылью.

Непростая задача

Устранение недавно выявленной угрозы - сложнейшая задача. Уровень радиации в 305/2 не позволяет подойти достаточно близко, чтобы установить датчики. А распыление нитрата гадолиния на ядерные обломки там не представляется возможным, поскольку они замурованы под бетоном.

Одна из идей - разработать робота, который сможет выдерживать интенсивную радиацию достаточно долго, чтобы просверлить отверстия в ТСМ и вставить борные цилиндры, которые будут работать как управляющие стержни и поглощать нейтроны.

Тем временем МГУАЭС намерена усилить мониторинг двух других областей, где ТСМ могут стать критическими.

ТСМ распадаются

Возобновляющиеся реакции деления - не единственная проблема, с которой сталкиваются хранители Чернобыля. Осажденные интенсивной радиацией и высокой влажностью, ТСМ распадаются, порождая еще больше радиоактивной пыли, что осложняет планы по демонтажу Укрытия. В самом начале формирование ТСМ под названием "Слоновья нога" было настолько твердым, что ученым пришлось использовать автомат Калашникова, чтобы отколоть кусок для анализа. "Сейчас он более или менее похож на песок", - говорит Савельев.

Украина уже давно намеревалась извлечь ТСМ и хранить их в геологическом хранилище. К сентябрю, с помощью Европейского банка реконструкции и развития, она намерена разработать комплексный план для этого. Но поскольку в "Укрытии" все еще теплится жизнь, похоронить беспокойные останки реактора может оказаться сложнее, чем когда-либо.

Хуже всего то, что ученые до сих пор не уверены, почему ядерная реакция возобновляется...