Николай Карпан - Чернобыль. Месть мирного атома

Сравнение рис. 4 и 5 показывает, что реактор блока № 4 при ОЗР =

16,5 ст. РР имел 151 столб воды, выдавливаемых вытеснителями стержней при их погружении по сигналу АЗ-5, и 164 столба воды при ОЗР = 7,5 ст. РР. Абсолютная разница по этому параметру, между рассматриваемыми состояниями, несущественна и составляет всего

164-151= 13 столбов воды, т.е. менее 10%.

Равномерность распределения их по радиусу активной зоны - практически одинаковая.

Теперь рассмотрим эти два состояния с точки зрения количества введенных в зону стержней У СП и количества эффективных стержней для режима АЗ (т.е. стержней имеющих исходную глубину погружения в 1м и больше). Для лучшего представления уберем с картограмм все стержни, на которых проявляется этот эффект (см. рис. 6 и 7).

Рис. 6. Глубины погружения стержней СУЗ (в см) на 00ч39м 26.04.86,

ОЗР = 16,5 ст. РР

Эффективных стержней для режима АЗ - 23 ст.. эффективных УСП - 23 ст.

11 13 15 17 21 23 25 27 31 33 35 37 41 43 45 47 51 53 55 57 61 63 65

50 - н -х - н -х - н - 50

46- 80 210 - 200 - 50 250 - 46

442Ш 140 180 - НО х ПО. 250 290 - ЗН) 44

42- - - - - - - - 140 - - 178 42

40- - х - х - х - х - - 40

36- - - - - - 150 90 - - - - 36

34176 - ДО - ВО х 300_ 150 99 163 180 34

32- 200 280 - - 270 - - - 100 270 - 32

30 - н -х - н -х - н - 30

26150 - 150 - 26

24- - 180 - 180 х ПО. 100 24

22...... 70 120 - - 22

20 - - н -150 - н - - 20

16260 170 - - 16

1413 - 200 14

12 ..... 12

11 13 15 17 21 23 25 27 31 33 35 37 41 43 45 47 51 53 55 57 61 63 65

Примечание:

Н - датчики контроля энерговыделения по высоте реактора, стоящие в каналах решетки СУЗ;

Ь (см) - глубина погружения стержней УСП.

Эффективных стержней для режима АЗ - 11 ст.. эффективных У СП - 5 ст.

11 13 15 17 21 23 25 27 31 33 35 37 41 43 45 47 51 53 55 57 61 63 65

50- н - х - н - х - н - 50

46 - -126 - - 99 - - - -139 - 46

440 7 -0 х 0. 79 П9 -192 44

42 - ... . . . -143 - -178 42

40- - х н х - х н х - - 40

11 13 15 17 21 23 25 27 31 33 35 37 41 43 45 47 51 53 55 57 61 63 65

Если бы кнопка АЗ-5 была нажата в момент первого состояния (рис. 6, время 00ч 39м), то в реактор с блокированной 23-мя стержнями УСП нижней частью активной зоны были бы введены 23 эффективных (в режиме АЗ) стержня. Распределение этих стержней по радиусу активной зоны равномерное, а их общий «вес» превосходит положительную реактивность, вносимую проявлением «эффекта вытеснителей».

При нажатии кнопки АЗ-5 в момент второго состояния (рис. 7, время

01ч 22м 30с), которое потом фактически не изменилось до момента реального нажатия кнопки - в реактор были бы введены всего 11 эффективных (в режиме АЗ) стержней РР при 5-ти частично погруженных стержнях УСП.

При этом в крайней части реактора, в области с 12 по 30 ряд, мы видим полное отсутствие эффективных для режима АЗ стержней, полное

отсутствие блокирования стержнями У СП нижней части активной зоны и, соответственно, максимальное проявление «эффекта вытеснителей» (см. ниже рис. 8 с фрагментом рис. 5).

Рис. 8. Фрагмент рис. 5 - распределение столбов воды под вытеснителями ст. СУЗ в опасной зоне (нет эффективных стержней

для режима АЗ)

(58 столбов воды и 535 ТК с ТВС)

ЗООнОхОнОх ОнО 30

26 0 0 0 7 33 0 60 0 26 0 0 26

24 0 20 000x70 077 24

22 0007000 79 00 22

20 0 0 н 7 20 0 н 0 0 20

16 7 0 0 0 0 33 0 0 16

14 7 0 0 0 0 14

120 0 0 0 0 12

11 13 15 17 21 23 25 27 31 33 35 37 41 43 45 47 51 53 55 57 61 63 65

Остальные области реактора, в плане ядерной безопасности, выглядят

не намного благополучнее.

Таким образом, снижение запаса реактивности до величины меньшей

15 стержней РР приводит к потере эффективности аварийной защиты АЗ-5 и созданию условий для проявления «эффекта вытеснителей» в тех областях активной зоны, где отсутствуют погруженные стержни У СП.

26 апреля 1986 года, к моменту нажатия СИУРом кнопки АЗ-5, обширная область реактора (с 12 по 30 ряд) оказалась полностью свободной от поглотителей в своей нижней (более чем метровой по высоте) части. Из этой части, по сигналу АЗ, вытеснители стержней СУЗ стали выдавливать поглотитель нейтронов (воду) и тем самым вносить положительную реактивность.

Доля положительной реактивности, которая выделилась только в этой области, составила примерно 36% от всего реализованного эффекта вытеснителей:

58 ст. воды : 164 ст. воды х 100% = 35%

Эффект вытеснителей является аналогом частичного обезвоживания КОСУЗ (контура охлаждения СУЗ). Максимальная проектная величина обезвоживания контура охлаждения СУЗ составляла [24]:

ДКсуз тах = + 50 ст. РР

Реальные величины эффекта доходили до + 60 ст. РР (данные эксперимента 3.04.85 г. во время КПР на 3-м блоке ЧАЭС). Последнее измерение эффекта обезвоживания КОСУЗ на блоке № 4, проведенное 14.11.85года, дало + 52 ст. РР. Его мы и возьмем для своих расчетов.

В канале СУЗ с извлеченным стержнем находится более 20-ти литров воды, из них около одной третьей части объема - а это 6,8 литра -находятся под вытеснителем [17]. Нужно еще учесть изменение распределения плотности потока нейтронов по высоте реактора, сместившего (после начала движения всех стержней вниз) максимум поля на последние полтора метра по высоте. При этом величина максимума увеличилась примерно в пять раз [19]. Исходя из вышеприведенного, можно смело принять допущение, по которому в виде «эффекта вытеснителей» 26.04.86 выделилась реактивность величиной не менее 33% от эффекта обезвоживания КОСУЗ:

52 ст. РР : 3 = 17,3 ст. РР

В рассматриваемой нами области выделилось 35% от этой величины, или 6,1 ст.РР. Используя величину среднего «веса» одного стержня РР равную 50 х10 5абсолютных единиц реактивности (а.е.р.), получим

6,1 ст. РР х 50 х10 5= 0,00305 а.е.р.

Эффективная доля запаздывающих нейтронов - В эфф, с учетом изменения изотопного состава топлива на 26.04.86, составляла 0,0050 а.е.р. Поэтому при расчете периода разгона мощности реактора воспользуемся формулой для случая внесения реактивности примерно равной В эфф[28]:

Т = Ь : Дкэф. = 0,001 : 0,00305 = 0,33 сек.

Здесь: Ь - время жизни одного поколения тепловых нейтронов в

РБМК-1000, равное примерно 0,001сек; Дкэф. - реактивность, внесенная в реактор.

Таким образом, мощность реактора в этой области увеличивалась в “е” раз за 0,33 секунды, а за одну секунду - более чем в 20 раз.

Мог ли оперативный персонал предотвратить этот разгон мощности? Да, мог. Но для этого он должен был знать, что в РБМК, при определенных условиях, возможно образование локальных критмасс в разных по высоте слоях активной зоны. Эти данные ему должен был выдать Научный руководитель, но станции их не получили до сих пор.