Марк Медовник - Жидкости

В общей сложности это цунами убило 227 898 человек на побережьях пятнадцати стран. Это природное явление опасно не только тем, что оно обрушивает на берег тонны воды, но и силой, с которой она действует на всё, что встречает на своем пути. Один кубометр воды весит тонну, а цунами сдвинуло с места 30 млрд кубометров воды. Она ломала постройки, деревья и машины, разрушая их, превращая в реку обломков и мусора, которая разбивала вдребезги всё, что встречала на своем пути. Она увлекала за собой танкеры и дома и бросала их на мосты и опоры линий электропередач, которые рушились, вызывая смертоносные пожары. Людей, затянутых в волну, весь этот быстро движущийся мусор тащил с собой, оглушал, бил, бросал и давил. Многие теряли сознание или получали травмы, из-за которых не могли сколько-нибудь долго оставаться на плаву. Как и штормовые волны, цунами приходят группами, и когда первая волна отступила (пройдя местами на два километра вглубь суши), чтобы дать место второй, течения развернулись в обратную сторону и затянули людей и мусор, захваченных по пути, в новую мясорубку.

Приход волны цунами. © David Rydevik

К несчастью, те, кому повезло пережить эти опустошительные волны, столкнулись затем со множеством проблем, ставших результатами этой катастрофы. Одной из самых серьезных стало отравление воды. Запасы пресной воды в местах, пострадавших от цунами, оказались отравлены из-за разрушения систем канализации и проникновения соленой влаги. Тела сотен тысяч людей, погибших в волнах, необходимо было похоронить как можно скорее, чтобы не допустить распространения инфекций; а позже из-за инфильтрации соленой воды пахотные земли региона утратили способность давать урожай.

Но, каким бы катастрофичным ни было цунами 2004 г., цунами 2011 г. у берегов Японии получилось еще мощнее. Оно возникло в результате сильнейшего землетрясения — четвертого по мощности в письменной истории — с эпицентром в океане, в 70 км от побережья острова Хонсю, крупнейшего из островов Японского архипелага. Сотрясения почвы ощущались на суше в течение шести минут, но самые серьезные разрушения возникли позже, когда цунами, возникшее в результате землетрясения, обрушилось на берег, опустошая города, и натолкнулось на атомную электростанцию «Фукусима-1».

Станция была построена в 1971 г. и имела в своем составе шесть ядерных реакторов деления. Это стержни из оксида урана, связанные в пучки и размещенные в активной зоне реактора. Реактор излучает радиацию в виде очень высокоэнергетических частиц. Б о льшая часть этой энергии идет на нагрев воды и создание пара, который вращает турбины. Те, в свою очередь, вырабатывают электричество. В ядерном топливе такого типа столько энергии, что набор стержней из оксида урана размером с небольшой автомобиль может дать столько электричества, что его хватит на обеспечение целого города с миллионным населением в течение двух лет. До цунами 2011 г. на станции «Фукусима» было шесть таких реакторов, и все они производили энергию двадцать четыре часа в сутки круглый год и обеспечивали электричеством примерно пять миллионов человек.

В Японии землетрясения не редкость: архипелаг лежит на границе двух крупных тектонических плит. Станция была сконструирована так, чтобы противостоять этим землетрясениям, — и противостояла, как и остальные пятьдесят четыре японских ядерных реактора. Землетрясение 11 марта 2011 г. тоже не смогло повредить станцию. Однако, в соответствии с установленными законом процедурами безопасности, три из ее реакторов (первый, второй и третий) были заглушены (четвертый, пятый и шестой реакторы заглушили еще до землетрясения для плановой перезагрузки топлива). Ядерное топливо в реакторе невозможно «затушить» или «выключить». Когда он заглушен, топливо в нем по-прежнему излучает и выделяет тепло. Чтобы оксид урана не расплавился, реакторы необходимо активно охлаждать. При плановой остановке их охлаждение обеспечивалось вспомогательными дизель-генераторами, которые производят электричество для работы насосов, обеспечивающих циркуляцию охлаждающей воды.

Жертвами землетрясения 2011 г. стали 13 000 человек; но в момент, когда земля прекратила трястись, а реакторы были остановлены, 90 % этих людей были еще живы. Через пятьдесят минут на станцию обрушилась тринадцатиметровая волна цунами, двигавшаяся со средней скоростью 500 км/ч. Вода разрушила морские защитные сооружения станции и затопила здания, где стояли дизель-генераторы, охлаждавшие ядерные топливные стержни. Генераторы отказали, и в дело вступила вторая резервная система, берущая энергию от батареи электрических аккумуляторов. Емкости батарей должно было хватить на работу систем охлаждения в течение двадцати четырех часов. В нормальных условиях этого времени хватило бы, чтобы либо восстановить дизель-генераторы, либо привезти дополнительные аккумуляторы. Но цунами, оказавшееся крупнейшим в современной истории Японии, разрушило всё и вся на своем пути. Грубая сила воды снесла до основания города, разрушила 45 000 домов и четверть миллиона машин, превратила в хаос дороги и мосты региона. Жизнь в пострадавших районах замерла; там невероятно трудно было получить медицинскую помощь, а достать вовремя запасные аккумуляторы для станции, чтобы заменить батареи в системе охлаждения, было и вовсе невозможно. Через двадцать четыре часа после удара цунами аккумуляторы сели, и температура внутри реакторов начала расти.

Расплавленные стержни ядерного топлива очень напоминают вулканическую лаву, но эта жидкость намного горячее. Лава вытекает из вулкана раскаленная докрасна; как правило, ее температура составляет 1000 °C. Жидкое ядерное топливо — оксид урана — намного внушительнее; это раскаленная добела жидкость, температура которой превосходит 3000 °C. Она способна расплавить и растворить почти всё, с чем вступает в контакт. В «Фукусиме» она проплавила себе путь сквозь 25 см стали, которая ее удерживала, а затем продолжила прогрызать путь дальше, сквозь бетонный пол по крайней мере одного из реакторов. Но это было только начало.

Ядерное топливо в реакторе заключено в оболочку из сплава циркония. Он невероятно стоек к коррозии, но не при высоких температурах. При 3000 °C циркониевые сплавы активно реагируют с водой с выделением водорода. По оценкам экспертов, в результате расплавления в каждом из реакторов станции выделилось по тонне газообразного водорода. Он вступил в реакцию с воздухом внутри защитной оболочки реактора, и взрыв, в форме которого протекала реакция, разрушил комплекс (это случилось 12 марта).

Жидкости невероятно сложно удерживать, и в итоге значительная часть радиоактивного загрязнения от расплавления активной зоны реакторов проникла в местные водные системы, а затем и в море. Оттуда оно может попасть — и попадает — куда угодно. Вот почему главная забота всех инженеров, работающих с ядерными отходами, — предотвратить попадание воды в любые хранилища. Но большинство ядерных электростанций построено рядом с крупными водоемами не потому, что так безопаснее, а потому, что дешевле. Вода нужна для охлаждения: наличие поблизости большого водоема делает станцию значительно более рентабельной. Но, как мы видели на примере «Фукусимы», в случае катастрофы наш источник воды может пострадать от огромного количества радиоактивных отходов.