Через 35 лет после самой страшной ядерной аварии в истории, в недоступном подвальном помещении Чернобыльской АЭС снова начали разгораться реакции ядерного деления. Теперь украинские ученые изо всех сил пытаются определить, исчезнут ли эти реакции сами по себе или потребуются чрезвычайные меры, чтобы предотвратить еще одну аварию.
Украинские ученые из Института проблем безопасности атомных электростанций (ИПБ АЭС) недавно обнаружили необычно большое количество нейтронов, исходящих из недоступного помещения на Чернобыльской АЭС, что позволяет предположить, что там снова началась реакция деления.
«Это похоже на тлеющие угли в яме для барбекю», — сказал Нил Хаятт, профессор химии ядерных материалов в Университете Шеффилда и член британского комитета по обращению с радиоактивными отходами.
Призрак самоподдерживающегося деления в глубине ядерных руин давно преследует Чернобыль. Когда 26 апреля 1986 года часть активной зоны реактора 4-го блока расплавилась, урановые топливные стержни, их циркониевая оболочка, графитовые регулирующие стержни и песок, высыпанный на активную зону в попытках потушить пожар, слились вместе в расплавленную лаву. Она потекла в подвальные помещения реакторного зала и затвердела в образованиях, называемых топливосодержащими массами (ТСМ), которые содержат около 170 тонн облученного урана — 95% исходного топлива.
Саркофаг из бетона и стали, названный Укрытием, возведенный через год после аварии над останками 4-го блока, из-за щелей всё же позволял дождевой воде просачиваться внутрь. Поскольку вода замедляет нейтроны и таким образом увеличивает их шансы поразить и расщепить ядра урана, сильные дожди иногда вызывали резкое увеличение количества нейтронов.
После очередного ливня в июне 1990 года «сталкер» (ученый из Чернобыля, рисковавший подвергнуться сильному радиационному облучению) попал в поврежденный реакторный зал и распылил на ТСМ раствор нитрата гадолиния, который поглощает нейтроны, уровень которых мог стать критичным. А через несколько лет спринклеры нитрата гадолиния были установлены на крыше Укрытия. Но спрей не мог эффективно проникнуть в некоторые подвальные помещения.
После того, как в ноябре 2016 года на Укрытие был надвинут огромный Новый безопасный конфайнмент (НБК), учёные считали, что риск возникновения реакций деления исчезнет. 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 участков Укрытия было стабильным или снижалось.
Но в некоторых местах количество нейтронов начало расти, за 4 года почти вдвое увеличившись в помещении 305/2, которое содержит тонны ТСМ, погребенных под завалами. Моделирование ИПБ АЭС предполагает, что высыхание топлива каким-то образом делает нейтроны, рикошетирующие через него, более, а не менее эффективными при расщеплении ядер урана.
«Это правдоподобные данные, — говорит Хаятт. — Просто непонятно, каков может быть механизм».
Угрозу нельзя игнорировать. Поскольку вода продолжает высыхать, существуют опасения «экспоненциального ускорения реакции деления», говорит Хаятт, что способно привести к «неконтролируемому высвобождению ядерной энергии».
Конечно, повторение масштабов аварии 1986 года, когда взрыв и пожар образовали радиоактивное облако, накрывшее всю Европу, маловероятно. Но после того, как тепло от деления испарит оставшуюся воду, в ТСМ всё же может произойти реакция неуправляемого деления. А это грозит обрушением нестабильных частей шаткого Укрытия, что заполнит НБК радиоактивной пылью.
При этом устранение недавно выявленной угрозы — непростая задача. Ведь уровни радиации в 305/2 не позволяют подойти достаточно близко для установки датчиков. И распылять нитрат гадолиния на ядерные обломки здесь невозможно, так как они погребены под бетоном.
Одна из идей состоит в том, чтобы создать робота, способного достаточно долго выдерживать интенсивную радиацию. Он сможет просверлить отверстия в ТСМ и вставить стержни из бора, которые будут поглощать нейтроны подобно стержням управления реактором.
