В Чернобыле снова начинаются ядерные реакции

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

Новый сигнал деления из запечатанной комнаты

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, Украина.

«Есть много неопределенностей,– говорит Максим Савельев из ИСПАЭС. «Но мы не можем исключить возможность [an] несчастный случай.«Количество нейтронов медленно растет, – говорит Савельев, предполагая, что у менеджеров есть еще несколько лет, чтобы придумать, как подавить угрозу.

Любое лекарство, 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 Хаятт. «Это такая же опасность.”

Самоподдерживающееся деление

Призрак самоподдерживающегося деления или критичности ядерных руин давно преследует Чернобыль. Когда 26 апреля 1986 года часть активной зоны реактора четвертого блока расплавилась, урановые топливные стержни, их циркониевые оболочки, графитовые стержни управления, и песок, брошенный на ядро, чтобы попытаться потушить огонь, слились вместе в лаву.

Он потек в подвальные помещения реакторного зала и затвердел в образования, называемые 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 или замедляет нейтроны и, таким образом, увеличивает их шансы поразить и расщепить ядра урана, тяжелые дожди иногда вызывали резкое увеличение количества нейтронов.

После ливня в июне 1990 года «сталкер» – ученый из Чернобыля, который рискует подвергнуться радиационному облучению, рискуя попасть в поврежденный реакторный зал, – ворвался и распылил раствор нитрата гадолиния, который поглощает нейтроны, на ТСМ, который, как он и его коллеги опасались, мог бы стать критичным. Спустя несколько лет завод установил спринклеры нитрата гадолиния на крыше «Укрытия». Но спрей не может эффективно проникнуть в некоторые подвальные помещения.

Чиновники Чернобыля предположили, что любой риск возникновения критичности исчезнет, ​​когда в ноябре 2016 года над Укрытием будет надвинут 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 «Укрытие» 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 обломками. Моделирование ISPNPP предполагает, что высыхание топлива каким-то образом делает нейтроны, рикошетирующие через него, более, а не менее эффективными при расщеплении ядер урана. Просто непонятно, какой может быть механизм.

Угрозу нельзя игнорировать

Поскольку вода продолжает отступать, опасаются, что «реакция деления ускоряется экспоненциально,“Хаятт говорит, что приводит к”неконтролируемый выброс ядерной энергии.”

Нет никаких шансов на повторение 1986 года, 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 угрожать обрушить неустойчивые части шаткого Укрытия, заполнив КНБ радиоактивной пылью.

Устрашающий вызов

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 не вариант, так как он закопан под бетоном.

Одна из идей состоит в том, чтобы разработать робота, который сможет выдерживать интенсивное излучение достаточно долго, чтобы просверлить отверстия в FCM и вставить баллоны с бором, которые будут функционировать как управляющие стержни и поглощать нейтроны.

Тем временем ISPNPP намеревается усилить мониторинг двух других областей, где FCM могут стать критическими.

ТСМ распадаются

Возрождающиеся реакции деления – не единственная проблема, с которой сталкиваются хранители Чернобыля. Осажденный интенсивной радиацией и высокой влажностью, ТСМ распадаются, порождая еще больше радиоактивной пыли, что усложняет планы демонтажа объекта «Укрытие». Вначале формирование FCM под названием «Слоновья лапа» было настолько сложным, что ученым приходилось использовать автомат Калашникова, чтобы отрезать 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 мерцает жизнь, может быть труднее, чем когда-либо, похоронить беспокойные останки реактора.

Хуже всего то, что ученые до сих пор не совсем понимают, почему ядерная реакция возобновляется…