Чи можливий новий Чорнобиль? Якими можуть бути наслідки аварії на Запорізькій АЕС

Росія захопила Запорізьку АЕС (ЗАЕС), що виробляє близько п'ятої частини енергії України на початку березня, на другий тиждень війни.

Перед окупацією станції та міста Енергодар, де вона розташована, територія, що прилягає до АЕС, довго обстрілювалася російськими військами. Пожежа, що спалахнула в одному з адміністративних корпусів, викликала тоді велику тривогу.

Після захоплення станції, як стверджує українська влада та західні держави, російська армія веде вогонь з території АЕС. Держсекретар США Блінкен говорив, що Росія використовує станцію як військову базу для обстрілу українців, усвідомлюючи, що ті не відповідатимуть, бо це могло б призвести до випадкового влучення в ядерний реактор.

ВВС писала про те, що російська армія розмістила на території станції реактивні системи залпового вогню, а також іншу зброю та техніку. Москва визнає наявність своїх військових на ЗАЕС, але заперечує удари з території станції та звинувачує Україну у створенні загрози атомному об'єкту.

Петро Котін, голова українського Енергоатому, стверджує, що на території станції перебуває до 50 машин важкої військової техніки, зокрема, “Урали” з вибухівкою та до 500 російських солдатів.

Працівники Запорізької АЕС розповідали ВВС, що армія Росії практично тримає їх у заручниках.

18 серпня працівники Запорізької АЕС, які, попри контроль російських військових, як і раніше, обслуговують станцію, опублікували звернення, в якому просять світову спільноту “не допустити непоправного”.

Чи буде “другий Чорнобиль”?

Потенційну загрозу ядерного вибуху на Запорізькій АЕС та його ймовірні наслідки часто порівнюють з аварією на Чорнобильській АЕС у 1986 році, найбільшою катастрофою в історії атомної енергетики.

Тоді внаслідок вибуху в реакторі був повністю зруйнований один з енергоблоків станції, а в атмосферу потрапила величезна кількість радіоактивних речовин.

Але порівнювати окуповану Запорізьку АЕС з Чорнобильською не дуже коректно щонайменше через те, що на станціях встановлені різні типи реакторів.

У Чорнобилі (ЧАЕС) був реактор типу РБМК — графітовий. Його активна зона містила значну кількість графіту, який грав роль уповільнювача нейтронів. Внаслідок аварії у графітовій кладці спалахнула пожежа, яка дуже вплинула на поширення радіації. Частина радіоактивного графіту вийшла за межі активної зони, помітно ускладнивши доступ до реактора.

На Запорізькій АЕС встановлено реактор типу ВВЕР-1000 (водно-водяний). Схема роботи водно-водяного реактора загалом виглядає так.

Ядерна енергія перетворюється на теплову під час ланцюгової реакції поділу урану, що підтримується в активній зоні реактора. Активна зона постійно охолоджується водою, яка водночас грає роль уповільнювача нейтронів. Розігріта до високої температури вода використовується для виробництва пари, яка потім подається на турбіни, що виробляють електрику.

При цьому насоси повинні постійно підтримувати циркуляцію води в контурі охолодження реактора, що містить й корпус реактора. В іншому випадку температура в активній зоні може підвищитись настільки, що це призведе до розплавлення паливних елементів (як це сталося під час аварії на Фукусімській АЕС).

На Запорізькій АЕС реактор займає не дуже багато місця і розташований у самому центрі енергоблоку, а решту простору в ньому займають крани, басейни з паливом та допоміжні системи.

Важлива відмінність Запорізької АЕС від Чорнобильської: реактор на ЗАЕС має захисну оболонку (її ще називають “контейнмент”). Це велика герметична бетонна конструкція зі стінами завширшки більше метра.

На фотографіях ЗАЕС біля енергоблоків видно червоні бані — це і є захисна оболонка. Вона розрахована на те, щоб у разі будь-яких аварій усередині енергоблоку всі радіоактивні речовини залишалися всередині й не потрапляли назовні.

Реактор на Чорнобильській АЕС не був захищений герметичною оболонкою, тому вся радіація внаслідок аварії й подальшого руйнування енергоблоку потрапила у повітря.

Для порівняння, у 2011 році під час аварії на японській АЕС “Фукусіма-1” захисна оболонка, якою був оснащений реактор на станції, змогла утримати близько 98% радіоактивного вмісту, і в повітря потрапили близько 2% тих радіоактивних речовин, які могли б вийти назовні, якби не було контейнменту.

Чи витримає оболонка обстріли?

Герметична оболонка, якою оснащений реактор на ЗАЕС, має не лише утримувати радіацію всередині енергоблоку, а й захищати його від зовнішнього впливу — це можуть бути як природні катаклізми, так і падіння літаків, терористичні атаки та вибухи.

Контейнмент має певний запас міцності, але є й межа. Якщо падіння легкого літака або вибух поряд з енергоблоком ця герметична оболонка може витримати, то удар достатньо потужного боєзаряду, наприклад, ракети або бомби, цілком може призвести до її пошкодження.

Чи означає пошкодження оболонки, що пошкодження отримає реактор, який розташований всередині?

Український фізик-ядерник Олександр Купний, що працював на Чорнобильській АЕС й кілька років — на ЗАЕС, де займався будівництвом двох енергоблоків, переконаний, що пошкодження контейнменту не призведе до одномоментного пошкодження реактора.

“Для того, щоб пошкодити реактор, необхідно високоточними снарядами в одне місце влучати кілька разів. Перші один-два снаряди пробивають гермооболонку, а наступні, потрапляючи в отвір, можуть призвести до пошкодження реактора”, - пояснював Купний в одному зі своїх стримів на YouTube.

Якщо через пробитий в оболонці отвір відбудеться радіоактивний викид, він у будь-якому випадку буде меншим, ніж у Чорнобилі, і масштаб аварії буде іншим, каже Купний.

“Звичайно, буде якесь зараження на проммайданчику. Але це буде місцевий масштаб, не всесвітня катастрофа. Можуть постраждати люди, насамперед персонал станції, мешканці Енергодару, Кам'янсько-Дніпровського району та Нікополя. Дивлячись, куди вітер дутиме”, — наголошує фізик-ядерник.

Зрозуміло, що найбільший радіоактивний викид відбудеться у тому випадку, якщо у всіх енергоблоків ЗАЕС проб'ють оболонку й зачеплять реактор. Наслідки такого викиду залежатимуть від швидкості та напряму вітру: постраждати можуть як країни Східної Європи, Білорусь, так і прикордонні області Росії — Бєлгородська, Ростовська, Курська, а також анексований Росією Крим.

“Взагалі реактор та атомна станція — об'єкт доволі складний. І можливостей для аварій існує досить багато. І безпосереднє ураження захисної оболонки реактора — це не єдина можливість”, — зазначає у розмові з ВВС старший науковий співробітник Інституту ООН з дослідження проблем роззброєння Павло Подвиг.

Чи має значення, по якому з енергоблоків ударять?

Загалом на ЗАЕС є шість енергоблоків. Наразі працюють три, причому не на повну потужність, і один з них, як повідомив 6 серпня український Енергоатом, зупинили після обстрілу напередодні.

Три неробочих блоки не настільки насичені радіонуклідами (радіоактивними елементами), тому викиди з них у разі пошкодження оболонки будуть меншими. (Радіонукліди бувають короткоживучими та довгоживучими, відрізняючись періодом напіврозпаду. Наприклад, у йоду-131, небезпечного радіонукліда, який може призвести до раку, період напіврозпаду становить вісім діб.)

Під час аварії на Чорнобильській АЕС паливо залишалося у працюючому реакторі. У паливі було багато радіонуклідів — і короткоживучих, і довгоживучих. Але в перші дні після аварії в радіації, що вийшла назовні, переважали саме короткоживучі нукліди, які на той момент ще не встигли розпастися, пояснював у своєму стримі Купний.

На Запорізькій АЕС в непрацюючих трьох енергоблоках короткоживучі нукліди розпалися, тож рівень радіації в них менший.

В енергоблоці, який на початку серпня вимкнули через обстріл, частина короткоживучих нуклідів, як-от йод-131, розпалися, але далеко не всі. Наприклад, у цезію-134 період напіврозпаду — два роки, у цезію-137 — 30 років.

Де ще на ЗАЕС є радіоактивні речовини?

Радіоактивні речовини також містяться у відпрацьованому паливі.

Воно стає відпрацьованим, коли його вивантажують із реактора для заміни.

Відпрацьоване паливо ще має досить високу залишкову активність через радіоактивні продукти розпаду, що містяться в ньому. Вони продовжують генерувати енергію, тому після заміни палива їх спочатку розміщують у так званому басейні витримки.

Басейни витримки на Запорізькій АЕС розташовані всередині контейнменту і являють собою басейни з водою. В них відпрацьоване паливо перебуває близько п'яти років. Згодом температура і радіоактивність нуклідів знижується, і за п'ять років відпрацьоване паливо з басейну витримки переміщують у сухе сховище.

Басейни витримки — також вразливе місце АЕС. В них постійно має бути вода, яка охолоджує опромінені паливні зборки.

Якщо в басейні утворюється діра — наприклад, внаслідок ракетного удару, — і вода з басейну вийде, то тепло, яке виділяють радіонукліди, може призвести до досить сильного нагрівання і навіть до займання відпрацьованого палива.

Така пожежа може призвести до досить серйозного викиду радіоактивних речовин, попереджає старший науковий співробітник Інституту ООН з дослідження проблем роззброєння Павло Подвиг.

“Але тут треба зважати на дві обставини. Найголовніше — що у реактора на ЗАЕС цей басейн витримки розташований всередині герметичної оболонки. Тобто до нього ще треба дістатися. І пошкодити його треба певним чином, щоб звідти досить швидко вийшла вся вода. Адже, якщо діра буде маленькою, то в басейн можна просто доливати воду, і витоку води не буде. Такий варіант теж існує. Тобто тут головне не допускати витоку води, витоку охолоджувача”, — пояснив він ВВС.

Також відіграє роль те, наскільки давно відпрацьоване паливо вивантажили з реактора. Якщо це зробили щойно, то воно має максимальну температуру і тому становить найбільшу небезпеку. Якщо ж воно пролежало вже кілька років, то навряд чи спалахне, навіть якщо залишити його без охолодження.

Що буде у разі удару по сховищу з відпрацьованим паливом?

Особливість Запорізької АЕС — там є сухе сховище відпрацьованого ядерного палива (ССВЯП). Відпрацьоване паливо поміщають туди після п'яти років у басейні витримки, коли воно вже охолонуло, і його активність впала.

Сухе сховище — це великі контейнери, які стоять на відкритому майданчику на території станції. Вони можуть стояти десятки років.

Сухе сховище — це ще одне потенційне джерело радіоактивності. Контейнери не мають герметичного захисту, тому вони можуть бути вразливі для бойових дій, хоча й мають певний запас міцності.

“Ракетами по них не стріляли, але з гранатомета під час випробувань стріляли. Їх проєктують з тим розрахунком, щоб використовувати при транспортуванні. І тут виникає питання, як їх убезпечити. І розрахунки робили, виходячи з гранатомета і подібного впливу, пожежі тощо. Тобто, це досить стійкі споруди”, — пояснює Павло Подвиг.

За його словами, якщо ССВЯП зазнає, наприклад, ракетного удару, то викид радіоактивності відбудеться (бо у відпрацьованому паливі все ще зберігаються довгоживучі нукліди), але він буде локальним, в межах 10-30 метрів.

Через те, що в ССВЯП зберігається відпрацьоване паливо, що вже охололо, після удару воно не спалахне. Пожежа згенерувала б потік повітря, який потім вийшов би в атмосферу і там міг би поширитися.

“А тут все буде локально, у цьому, звісно, теж немає нічого хорошого, але це — небезпека іншого рівня”, — каже Подвиг.

Самі контейнери навряд чи пошкодять, але втрата контролю над ними (а системи контролю та спостереження за ССВЯП вже пошкоджені) загрожує непередбачуваними наслідками, попереджає у своєму стримі Купський: “Це погано. Коли ми втрачаємо контроль над радіаційно небезпечним об'єктом — це завжди погано. Ми не знаємо, що відбувається всередині цього контейнера”.

Чим загрожує пошкодження ліній електропередач?

Запорізька АЕС має чотири лінії електропередач (ЛЕП). Ними зі станції йде енергія, яку вона виробляє.

Причому щонайменше дві з них через бойові дії вивели з ладу. Весною також повідомляли, що припинила роботу третя ЛЕП. Які саме ЛЕП нині працюють — точно невідомо.

Якщо всі ЛЕП вийдуть з ладу, то всі енергоблоки на АЕС треба зупинити.

Зупинені енергоблоки не становлять загрози, якщо станція має електроенергію на власні потреби.

Інженер Запорізької АЕС в інтерв'ю ВВС говорив, що високовольтні лінії передач на станції вже постраждали від обстрілу.

Якщо розірвати лінії, що залишилися, реактори почнуть швидко нагріватися. У такому разі є два варіанти розвитку подій.

Або росіянам, які контролюють АЕС, вдасться перекинути потужності АЕС, зажививши від них власну енергосистему, або швидко почне зростати загроза ядерної катастрофи.

Що буде, якщо реактор знеструмлять?

Щоби запустити в роботу новий, ще холодний енергоблок, на атомних електростанціях існують спеціальні котельні. Вони генерують тепло для того, щоб розігріти обладнання перед початком роботи.

Особливість Запорізької АЕС у тому, що вона не має своєї котельні, і тепло вона бере з розташованої поруч Запорізької теплової електростанції, найпотужнішої ТЕС в Україні.

Тому багато енергії на власні потреби Запорізька АЕС бере у ТЕС. Якщо реактор виявиться знеструмленим, він може не мати можливості підтримувати роботу насосів, які охолоджують активну зону реактора.

Саме це сталося на “Фукусімі-1”. Там були системи, які мали забезпечувати охолодження активної зони реактора, але потужний цунамі їх знищив, і реактор залишився без охолодження. Хоч формально його зупинили, там все одно залишалося достатнє тепловиділення продуктів розпаду, і в результаті активна зона розплавилася.

Через високу температуру почав генеруватися водень, який у підсумку вибухнув. Відбулася розгерметизація захисної оболонки, і якась кількість радіоактивних речовин вийшла назовні.

У разі втрати електрики на атомних станціях є запасні генератори. На “Фукусімі-1” ці генератори теж були виведені з ладу цунамі.

На Запорізькій АЕС є три дизельні станції, всі вони розташовані на проммайданчику. Один запасний дизельний генератор може працювати близько доби, при сильній економії три запасні дизельні станції зможуть пропрацювати максимум чотири доби.

Якщо вони припинять роботу, і на станцію, як і раніше, не надходитиме електрика ззовні, то охолодження активної зони реактора стане неможливим.

В цьому випадку можлива серйозна аварія — аж до розплавлення активної зони, як це сталося на “Фукусімі”.

“Зрозуміло, що АЕС, звичайно, розрахована на якісь зовнішні впливи, але на те, що реактор опиниться у зоні бойових дій, я гадаю, ніхто серйозно не розраховував”, — каже Павло Подвиг.

Якщо інцидент з пошкодженням активної зони або басейну витримки буде серйозним, з пошкодженням оболонки, то не можна виключати того, що наслідки такої аварії охоплять територію у 100-200 км, розмірковує він: “Якісь незначні підвищення радіаційного фону можуть відчувати й значно далі. Залежить від вітру”.

“Я не став би малювати дуже похмуру картину, але, з іншого боку, треба розуміти, що можуть бути досить серйозні наслідки в сенсі радіоактивного забруднення”, — продовжує експерт.

“Я не думаю, що цей фон одразу призведе до загибелі людей, ніхто одразу не загине. Але зрозуміло, що будуть економічні збитки, буде зона відчуження. Наслідки можуть проявитися не відразу, але у довгостроковій перспективі вони можуть бути дуже серйозними”, — попереджає він.

Амалія ЗАТАРІ