Реплика (математик, 38 лет):
— Сойдемся на том, друзья, что ЧАЭС представляла собой обыкновенный индустриальный объект, построенный по технологиям 60-х годов со всеми нарушениями, которые такая технология подразумевала на практике.
Докладчик (физик, 45 лет):
— Именно. Эксплуатации станции проходила достаточно гладко, была одна заметная авария в сентябре 1982 года: разрушение центральной топливной сборки из-за ошибочных действий персонала. Серьезных проблем она не вызвала, а радиоактивный выброс тогда как большая беда никем не воспринимался. Четвертый энергоблок работал с декабря 1983 года и 26 апреля 1986 года должен был быть остановлен на планово-профилактический ремонт. Реактор был полностью загружен: 1659 топливных сборок, около 200 тонн двуокиси урана, причем 75 % сборок представляло собой топливо первой загрузки с глубиной выгорания, близкой к максимальной.
Реплика (эксперт-международник, 26 лет):
— Я бы хотел услышать о физике реактора, как он работает, раз уж у нас ознакомительный семинар.
Докладчик (физик, 45 лет):
— Как вам, может быть, известно, АЭС представляет собой сооружение, превращающее энергию ядерного распада в электрическую. Напрямую мы это делать не умеем (по крайней мере, для тех гигаватт, о которых идет речь в связи с реактором РБМК), поэтому процесс идет в две ступени: в реакторе, собственно, энергия ядерного распада превращается в тепловую, это тепло утилизируется в турбине, которая вращает электрогенератор. Коэффициент полезного действия по теплу для установок РБМК около 30 %, поэтому когда мы говорим о мощности в 1,2 ГВт электрических, мы имеем в виду, что тепловая мощность свыше 3 ГВт.
Суть работы реактора можно изобразить примерно так: некоторые атомы являются неустойчивыми (радиоактивными). Такие атомы могут распасться одним из трех способов:
При альфа-распаде радиоактивное излучение представляет собой поток дважды ионизированного гелия. Ядро теряет два протона, следовательно, происходит превращение элемента: его номер уменьшается на два, а атомная масса — на четыре. Сами альфа-частицы являются заряженными и тяжелыми, сразу же тормозятся веществом. В принципе, лист бумаги надежно защитит вас от альфа-лучей.
При бета-распаде нейтрон в ядре превращается в протон, при этом испускается электрон и нейтрино, нейтринное излучение практически не взаимодействует с веществом, что же касается электронов, то это и есть бета-лучи. Они являются более проникающими, чем альфа-частицы, но металлический лист, хотя бы даже и алюминиевый, является достаточной защитой. При бета-распаде заряд ядра (то есть номер элемента) увеличивается на единицу, атомная масса практически не меняется.
Наконец, при спонтанном распаде ядро разваливается на две части, не обязательно равные. При таком делении могут с различной вероятностью возникать самые любые ядра примерно из середины таблицы Менделеева: например, уран с номером 92 распадается на лантан с номером 57 и бром с номером: 92–57 = 35. Или на рутений 44 и кадмий 48. При такой реакции всегда остается какое-то количество нейтронов и выделяется энергия, часть которой переходит в кинетическую энергию нейтронов, а часть выделяется в виде жесткого излучения (гамма-квантов, гамма-лучей). И нейтронное излучение, и гамма-кванты обладают сильной проникающей способностью, защищаться от них трудно.
Важно, что очень многие ядра при попадании в них нейтрона теряют стабильность относительно спонтанного распада и, естественно, распадаются, высвобождая энергию и свои нейтроны. Их число может быть практически любым, но средний показатель представляет собой константу для каждого типа ядер и называется коэффициентом размножения. Понятно, что если эта величина превышает единицу, то после каждого акта деления ядра в веществе будет становиться все больше, все больше ядер будет поглощать нейтроны, терять стабильность и делиться, высвобождая нейтроны, их станет еще больше… это и называется цепной реакцией.