Фукусима-1: что произошло и что делать?

Главные события хорошо известны. 11 марта в 14:46 по местному времени у северо-восточного побережья Японии произошло землетрясение магнитудой 9.

Однако топливо ядерного реактора продолжает выделять значительно количество тепла, даже когда процесс атомного распада останавливается. Основная задача на этой стадии – охладить реактор при помощи циркулирующего потока воды, которая забирает на себя теплоту радиоактивного распада.

В противном случае топливные стержни могут расплавиться, и может быть поврежден герметический стальной контейнмент реактора и его бетонная оболочка.

Во время землетрясения 11 марта произошло нарушение энергоснабжения насосов, закачивающих воду для охлаждения реакторов. Тогда, как и следовало, заработали дизельные генераторы. И все, казалось, шло по плану. Но через час после землетрясения на побережье Японии обрушилась волна цунами, которая разрушила дизельные генераторы и топливные баки. Проектировщики АЭС "Фукусима-1" предусматривали цунами высотой шесть метров, но не 15.

Все реакторы, кроме трех, удалось охладить при помощи циркулирующей воды. Но на трех самых старых реакторах АЭС, введенных в эксплуатацию в 1970 и 1974 годах, перебои в энергоснабжении привели к тому, что вода для охлаждения реактора выкипела, и тепловыделяющие элементы стали раскаляться.

Предполагается, что начали плавиться их металлические оболочки, сделанные из циркониевого сплава.

Вероятно, стержни реактора частично расплавились, хотя у нас нет достоверных данных, подтверждающих это.

Было очень важно эвакуировать людей из районов, находящихся недалеко от АЭС. Это позволило сконцентрироваться на проблеме растущего давления внутри реактора, вызвано закипанием воды.

Слишком высокое давление внутри реактора могло привести к разрушению металлического контейнмента реактора и к выбросу радиоактивных материалов, поэтому было необходимо контрольным путем выпустить часть газов.
 

Давление в контейнменте удалось снизить, однако при этом произошел выброс небольшого количества радиоактивного материала, а также водорода, выделившегося в результате химической реакции между цирконием в оболочке тепловыделяющих элементов и водой или паром.

С этого начинается первый побочный сюжет этой драмы. 12 марта на первом реакторе произошел взрыв. Была разрушена крыша реакторного зала. 14 марта похожий взрыв, вызванный реакцией водорода с воздухом, прогремел на реакторе 3.

Несмотря на то, что это были сильные взрывы, они не повредили контейнмент реакторов. Однако когда 15 марта на втором реакторе произошел взрыв, появились опасения, что нарушена целостность контейнмента в части, где находится конденсатор пара.
 

Энергоснабжения на АЭС не было. Уровень охлаждающей воды на реакторах 1-3 падал, и топливо сильно раскалилось.
 

Запасы пресной воды на АЭС закончились, и было принято решение закачивать в реакторы морскую воду при помощи пожарных шлангов. Однако соль, содержащаяся в морской воде, могла привести к засорению клапанов и повреждению стержней.
 

Операция по охлаждению реакторов продолжается. Полагают, что сейчас уровень воды достиг середины топливных стержней реакторов 1-2. Это позволило несколько стабилизировать ситуацию в то время, как продолжаются работы по восстановлению энергоснабжения для насосов для закачки воды в реакторы.
 

Энергоснабжение на станции в целом сейчас уже восстановлено, но насосы пока не включены. Возможно, их придется заменить, потому что они были повреждены вследствие цунами.

Еще один побочный сюжет этой драмы связан с наполненными водой бассейнами, где в течение нескольких месяцев охлаждается отработанное топливо перед вывозом на переработку.

Поступление воды в эти резервуары было нарушено, что привело к ее закипанию.

На четвертом реакторе, где в бассейне скопилось большое количество отработанного топлива, похоже, были повреждены циркониевые топливные стержни, а также, возможно, произошел выброс водорода. Произошел взрыв, в результате которого было повреждено здание реактора.
 

Эти бассейны было необходимо заполнить водой, чтобы не допустить выброса в воздух радиоактивных материалов. Бассейны заливали водой с вертолетов, а также с помощью водометов, которые направляли в нужную сторону через трещины в здании реактора.
 

Воду в эти бассейны сейчас подают при помощи специальных длинных шлангов, которые обычно используются для цемента, а также через ведущие к реактору трубы.
 

Затем произошла утечка в море воды с высоким уровнем радиации из резервуара реактора 2. Удалось обнаружить трещину шириной в 20 сантиметров, которую устранили при помощи жидкого стекла.
 

И еще в рамках другого второстепенного сюжета резервуары для израсходованной воды, которые обычно наполнены водой с низким уровнем радиации, оказались переполненными. Это привело к тому, что в них не осталось места для воды с высоким уровнем радиации, что привело к необходимости слить часть воды в море.

В почве рядом с АЭС были обнаружены следы плутония, который мог попасть туда из бассейнов для отработанного топлива на четвертом реакторе.
 

Эти вторичные проблемы на АЭС отвлекали ресурсы от главной задачи – охлаждения реакторов. Но они требовали решения в частности для того, чтобы предотвратить облучение работников АЭС.
 

Главная задача сейчас – наладить работу насосов, которые позволят охладить стержни ректоров 1-3 по мере того, как топливо будет продолжать выделять тепло. Операцию можно будет считать успешной, если удастся достичь остановки реактора в холодном состоянии, когда удастся снизить температуру воды ниже температуры кипения (100 градусов по Цельсию).
 

Сейчас температура воды внутри реакторов неизвестна, но температура внешней поверхности металлического контейнмента сейчас составляет от 84 до 222 градусов Цельсия.
 

Кроме того, необходимо возобновить надежную подачу воды в бассейны для охлаждения отработанного топлива или переместить его в другое место и заделать все трещины и повреждения в конструкции здания реактора, чтобы не допустить дальнейшего выброса радиоактивных веществ в окружающую среду.
 

В будущем можно будет выгрузить топливо из реакторов 1-3, как это сделали после известной аварии на АЭС "Три-Майл-Айленд" в США.

Фото: Reuters