Авария на Чернобыльской АЭС: как эксперимент закончился катастрофой

Часть 1

Часть 2. Состояние реактора и основные действия персонала перед экспериментом выбега

Испытания выбега

Итак, в ночь на 26 апреля персонал 4 блока ЧАЭС начал проводить испытания выбега[i]. Идея была в том, что  если в результате аварии будут отключены  питательные электронасосы (подающие воду в реакторную установку, а в случае разгерметизации оборудования - в один из трех каналов системы аварийного расхолаживания), а также главные циркуляционные насосы (ГЦН) (обеспечивающие охлаждение реактора, качающие воду через его контур), то по аварийному сигналу будут включаться резервные автономные дизель генераторы (РДЭС), но не сразу, а через 30-60 сек. Для обеспечения  электропитания насосов на время разгона дизель-генератора рассматривалась возможность использования энергии инерции вала огромной турбины АЭС, продолжающей генерировать ток после перекрытия подачи пара

Понятно, что величина такого тока будет падать вместе с падением оборотов турбины и рано или поздно она остановиться и ток будет равен нулю. Вместе с нею отключаться насосы, и охлаждение реактора существенно ухудшиться. В этом и заключался главный риск эксперимента. Такая схема не испытывалась ни на одной АЭС СССР и нигде в мире, а испытания не были согласованы ни с одной вышестоящей организацией.

Как пишет А. В. Носовский[ii]: «Предложение об использовании выбега генератора исходило от главного конструктора РБМК и было включено в проекты строительства АЭС с реакторами такого типа. Однако энергоблок №4 Чернобыльской АЭС, как и другие энергоблоки с РБМК, принимался в эксплуатацию без опробования этого режима…Ни на одной, кроме Чернобыльской, АЭС с реакторами РБМК-1000 после ввода их в эксплуатацию проектные испытания по использованию выбега генератора не проводились.»

Давайте посчитаем, сколько к тому времени станций было оборудовано реакторами РБМК помимо ЧАЭС: Курская, Смоленская, Игналинская, Ленинградская, на которых, помимо ЧАЭС работало около 12 блоков. И все они благополучно работали, но никто и никогда (!) не требовал вводить эту систему в действие.

По мнению В.Легасова[iii] данный эксперимент надо было проводить не на станции, а «…на специальном стенде, сооруженном у конструктора турбины.». И  нужно было идти по пути  «сокращение времени ввода в строй и выхода на нужные параметры резервных дизель‑генераторов», можно было бы «заменить дизель‑генераторы Чернобыльской станции на те, которые делали бы всё нормальным и …вся процедура этих испытаний и проверок – стала бы просто ненужной.». На самом деле после аварии так и поступили (!) - стали использовать генераторы с меньшим временем запуска.

По мнению Н.Карпана[iv] «идея использовать выбег ТГ как дополнительную систему безопасности абсурдна».Есть еще один момент, который ставит всю схему под сомнение. Согласно В.Дмитриеву[v]: «Время, в течение которого РДЭС включалась в работу и набирала полную мощность, не превышает 1 мин. А в течение этого времени ГЦН качают воду по инерции, за счёт механической энергии, запасённой в массивном маховике, установленном на этот случай на валу каждого ГЦН.» Согласно техническим характеристикам, время выбега ротора ГЦН по полной остановки – 2-5 мин.

Однако в случае аварии с обесточиванием ГЦН насос в охлаждении активной зоны уже не участвует, и напротив, целесообразно обеспечить на некоторое время работоспособность насоса для подачи питательной воды - ПЭН.

Очень интересна информация о разговоре атомщика-профессионала Тома Петровича Николаева (ему установлен памятник в Курчатове), заместителя директора по науке Курской АЭС, ученика Курчатова, который жестко отверг предложение о проведении эксперимента в Курске, сделанное им примерно за месяц до аварии на ЧАЭС (26.03.1986), поскольку он с ходу увидел в схеме эксперимента именно те риски, которые и привели к взрыву реактора[vi] : «…как уверяют проектировщики, инерции ротора турбины будет достаточно для работы насоса, питающего водой реакторную установку… они полагают, - … охлаждение водой ядерного топлива в эти секунды не будет прервано после прекращения подачи электроэнергии... А эти секунды являются определяющими. И я не уверен, что быстро сработает система подачи воды в остановленный реактор …А именно от охлаждающей реактор воды зависит, произойдёт ли крайне опасное расплавление топлива или не произойдёт. Вот где собака зарыта!»

I. Давление на руководителя испытаний. На трагический исход испытаний возможно повлияло вероятное давление на руководителя испытаний, заместителя Главного инженера ЧАЭС Анатолия Дятлова, которому, по всей видимости, была поставлена задача добится успеха любой ценой. На это указывает авторитетное свидетельство Владимира Ивановича Комарова, академика РАЕН, кандидата технических наук, бывшего замдиректора по науке Смоленской АЭС и бывшего главного инженера «Комбината» (организации, созданной для ликвидации последствий аварии). Согласно данному ему интервью изданию kontinent.org[vii], в критический момент падения мощности реактора практически до нуля (см.ниже), когда его надо было глушить (Судьба давала реальный шанс избежать аварии), возможно, на блок позвонил чиновник сектора по надзору за АЭС при ЦК КПСС (подчинявшейся секретарю ЦК КПСС В. Долгих), который ранее был заместителем главного инженера ЧАЭС по науке (1973-1980 г.г.),  и приказал Дятлову продолжить испытания: «Проводи проверку! Или ты уйдешь на пенсию, или будешь главным инженером новой Чернобыльской АЭС-2». Данное свидетельство было основано на факте прослушивания записей телефонных разговоров на блоке в процессе его участия в расследования причина аварии и подтверждено им также в двух теле-интервью. Факт звонка подтверждает также бывший заместитель директора Чернобыльской АЭС Александр Коваленко[viii]. Однако указанное лицо категорически отвергает такую возможность[ix].

Установить реальную роль указанного чиновника в настоящее время не возможно. Но при любом раскладе это лицо нельзя  считать  виновником аварии. В конце концов на ЧАЭС работали сотрудники, руководящие испытаниями, принимавшие все окончательные решения - и конечная вина лежит на них. Также считает и Коваленко[x]: «Обвинять его в случившемся прямо или косвенно неправильно». Важна не конкретная роль того или иного человека, а наличие давления на персонал блока, которое присутствовало совершено очевидно. Вряд ли указанный функционер был самостоятельной фигурой, значительно более интересно знать, кто стоят непосредственно за ним и далее по всей цепочке.

Отсюда можно сделать предположение, что возможно, ход данного эксперимента курировался  сектором по надзору за АЭС при ЦК КПСС и вероятно, на руководство ЧАЭС во время самих испытаний оказывалось давление, которое привело «к нарушению всех инструкций по управлению и эксплуатации Чернобыльской АЭС[xi].»

Самый главный вопрос, на который предстоит ответить, размышляя логически от противного - если на персонал ЧАЭС действительно (!)  не оказывалось давление, почему конечным мотивом действий персонала стали многочисленные нарушения, сделанные только для того, чтобы провести испытания во что бы то ни стало?

Действительно испытания переносились, но в этом ли главная проблема ? Согласно материалам суда персонала[xii]: «Неоднократные отсрочки намечаемых испытаний привели к спешке в работе персонала и проведению испытаний в ночное время… Испытания … проводились наспех, в присутствии ненужных работников предыдущих смен». Согласно Докладу  №1 (INSAG-1) для МАГАТЭ [xiii]:«Основным мотивом поведения персонала было стремление быстрее закончить испытания».

Почему персонал должным образом не был подготовлен к эксперименту, зачем отключались защиты, зачем было поднимать на мощность заглохший реактор, проводить эксперимент при падении числа стержней в зоне ниже нормативного, наконец, главная загадка – для чего был оставлен реактор на мощности, чтобы якобы иметь возможность повторения эксперимента? Зачем все то, чего не было в более ранних экспериментах и что и стало совершенно явной причиной аварии? Зачем было выводить реактор в нерегламентное, неуправляемое состояние? Зачем создавать дополнительные проблемы, совмещая несовместимые испытания выбега и виброиспытания?

II. Проведение испытаний на незаглушенном реакторе. Очень важно, что ранее такие же испытания проводились только на ЧАЭС в 1982, 1984 и в 1985 годах, и каждый раз эксперимент заканчивался неудачей из-за неполадок в системе генерации тока, но  без всяких аварий и даже происшествий. Все  предыдущие испытания были по сути электротехническими, так как в них реактор предварительно заглушался защитой и в испытаниях не участвовал, тогда как эксперимент 1986 проводился на работающем реакторе (!) с рядом отключенных защит.

III. Отключение защиты по блокировке обеих ТГ (по закрытию СРК обеих турбин). При проведении испытаний 1982-85 г.  пар переставал поступать на турбину (для обеспечения чистой инерции турбины доступ пару закрывался через задвижки - стопорно-регулирующие клапаны СРК), но при этом  реактор по схеме эксперимента автоматически глушился (!) специальной защитой по закрытию СРК обеих турбин.

Напротив, испытания 1986 г. проводились при блокировке этой защиты в связи с тем, что персонал якобы собирался проводить повторные эксперименты в случае неудачи. Согласно докладу (№1 INSAG-1)[xiv]: «Имеющаяся A3 по закрытию СРК двух ТГ (ТГ № 7 был отключен днем 25 апреля 1986 г.) была заблокирована, чтобы иметь возможность повторить испытание, если первая попытка окажется неудачной. Тем самым было сделано еще одно отступление от программы испытаний….».

Есть также предположение, что версия об отключении защит по обеим ТГ - это отговорка А.Дятлова с целью оправдания своей ошибки: реально персонал не смог бы провести повторный эксперимент. Данная гипотеза высказана специалистами, консультировавших автора при написании данной статьи.

 Сами испытания подразумевали отключение части оборудования (турбина, ГЦН, ПЭН). которое пришлось бы запускать. Это длительный процесс, тем более с измененными электрическими схемами. В программе испытаний про повторные испытания сказано не было. Отказ от заглушения реактора это действительно серьезная ошибка и зачем Дятлов оставил реактор на мощности - можно теперь только догадываться.

Если это действительно так, то принятая в официальных документах мотивация действий персонала в части отключения защит может не отражать их реальную логику (!).

Перед экспериментом Дятлов сказал[xv]  начальнику турбинного цеха ЧАЭС Давлетбаеву: «При эксперименте мы реактор глушим…» Далее он пишет; «…согласно Регламенту Указанная защита выводится при мощности менее 100 МВт электрических, у нас было 40 МВт. И, следовательно, никакого нарушения нет…После провала мощности реактора в 00 часов 28 минут начало снижаться давление в первом контуре. Для предотвращения глубокой просадки давления возможно понадобилось бы закрыть пар на турбину, но тогда бы сработала АЗ реактора.»   

Главный инженер ЧАЭС Николай Фомин, отвечавший за безопасность на ЧАЭС и ставший при этом основным инициатором пресловутого «эксперимента» открыто признает, что отключение данной защиты было одной из основных причин аварии[xvi]:

«Прокурор - Как, по вашему, что могло бы предотвратить аварию?

Фомин - Если бы выведения АЗ-5 от закрытия СРК не было, блок остался бы цел… В 1982, 84 и в 85 годах при выполнении программы сигнал АЗ-5 на реактор шел от закрытия СРК на турбине. А в 1986 году были внесены изменения в этой части.. Сейчас мне ясно, что программу следовало согласовывать со специалистами. Незачем было оставлять аппарат на мощности, если все ТГ стоят.»

Не доверять данным показаниям нет смысла.

Возможно, персонал блока не оценивал до конца,  какие риски несут закрытие СРК на оставшейся турбине, хотя более опытные из них должны были все понимать. Может  из их опыта следовало, что при работе реактора на 200 МВт рост давления был бы медленным. Пар мог быть сброшен в конденсаторы через устройство для стравливания лишнего пара (при повышении давления) БРУ-К.

Основной сток пара на работающем реакторе – через турбину. В случае отключения турбины сток перекрывается, но генерация пара реактором продолжается, что приводит к росту давления. Эта защита была создана с целью  предотвратить скачок давления в первом контуре, связанный с остановкой турбин, при которой они перестают потреблять пар.

По мнению Ю.А.Потемкина, бывшего зам. начальника управления ГВП (Главной военной прокуратуры) СССР[xvii]: «…отключили обе турбины при действующем реакторе. Это уже безумие, прямо скажем. Это привело к взрыву.»

В результате блокировка зашиты по блокировке обеих ТГ в специфических условиях развития аварии (см. ниже – резкое снижение уровня питательной воды, замедление работы и срыв ГЦН) явилось одним из факторов развития аварии.

Как сказано в определении суда[xviii]: «Фомин, Дятлов, Коваленко … не регламентировали отвод из контура излишнего пара».

IV. Cовмещение испытаний выбега и виброиспытаний.

Данные испытания были начаты в 00ч 42м, при этом лишний пар отводился через устройство для стравливания пара БРУ-К. Из воспоминаний начальника смены блока В.И.Борца[xix] следует, что подшипник ТГ8 имел серьезный дефект и чтобы его устранить, были приглашены представители Харьковского завода (двое из которых погибли от лучевой болезни) с уникальной по тем временам комплектом аппаратуры для замера вибрации (также вышла из строя) с целью провести балансировку турбины и уменьшить вибрацию. При этом они грозились закрыть договор, если работы не будут произведены. Остановка блока в этих условиях означало сорвать эти особо важные работы.

Обратимся к показаниям[xx] Главного инженера ЧАЭС Фомина по поводу совмещения этих испытаний: Помощник прокурора - Совместимы ли два этих испытания? Фомин - Не совместимы. Они требуют разных режимов работы ТГ.Помощник прокурора - А вам известно, что это одна из причин аварии?»

По мнению[xxi] Виктора Дмитриева (ВНИИАЭС): «Эти две работы…, противоречат друг другу.» Виброиспытания требовали, чтобы турбогенератор вращался хотя и без нагрузки, на холостом ходу, но с постоянной скоростью, что требует непрерывной подачи пара на турбину, т.е.  работающего реактора, испытания выбега не требуют подачи пара и работающего реактора.

Из показаний Орленко (начальника смены электроцеха) [xxii]:

«Турбинистам еще надо было время. Они не успели провести свои измерения. Разговаривал заместитель начальника турбинного цеха ЧАЭС Давлетбаев то ли с Акимовым, то ли с Дятловым. О том, что надо закончить работу по виброиспытаниям. Тревога была, что можно реактор остановить и не закончить испытаний.»

Отсюда следует, что  необходимость проведения виброиспытаний была дополнительным фактором, которым привел к блокировке ряда защит с целью недопущения заглушения реактора.

V. Перенос испытаний из-за звонка Киевэнерго и ксеноновое отравление реактора. Эксперимент планировался провести в пятницу, 25 апреля 1986 года, днем, в смену Игоря Ивановича Казачкова, которая работала с  8 до 16 часов. В этот день была намечена остановка четвертого блока ЧАЭС на плановый ремонт.

 Подготовительный этап, связанный со снижением мощности реактора с номинального уровня до 700-1000 МВт (тепл.) был прерван[xxiii] на уровне 50% от проектной мощности реактора по требованию диспетчера Киевэнерго 25.04.1986 в 14.00, запретившего дальнейшее снижение мощности из-за проблем на Трипольской ГРЭС[xxiv] (по другой версии – Южно-Украинской АЭС) и  продолжен только в 23.10.  Как известно, снижение мощности сопровождается ксеноновым отравлением реактора и снижением оперативного запаса реактивности ОЗР (т.е. эффективного числа стержней, погруженных в зону).

ОЗР (оперативный запас реактивности), выраженный в стержнях, примерно показывает, какой запас есть у оператора для увеличения мощности, а также максимальную положительную реактивность, которую можно внести в реактор стержнями СУЗ (системы управления и защиты).

Ксеноновое отравление, или йодная яма — состояние реактора после его выключения либо снижения мощности, связанное с накоплением короткоживущего изотопа ксенона ¹³⁵Xe (период полураспада 9,14 часа, образующегося после  радиоактивного распада изотопа иода ¹³⁵I -период полураспада 6,57 часа), имеющего высокую способность к поглощению нейтронов, что приводит к торможению реакции деления. При работе реактора на постоянной мощности происходит постоянный распад ксенона за счет поглощения нейтронов. При значительном снижении мощности или останове реактора, нейтронный поток в реакторе уменьшается и происходит накопление ксенона, который тормозит реакцию деления. Для того, чтобы процесс прекратился, необходимо выдержать реактор с целью распада йода и ксенона в течении 1-2 суток.

Согласно свидетельству Комарова[xxv]: «Чтобы восполнить дефицит энергии, «Киевэнерго» прислал телекс с требованием вывести 4-й блок Чернобыльской АЭС на 50 % мощность. Этого в тот момент категорически нельзя было делать!
Но телекс от «Киевэнерго» был продублирован телефонным звонком из ЦК КПСС. Прямо на Щит управления 4-м блоком Чернобыльской АЭС позвонил лично Копчинский. И его указание было выполнено...»

Приведем мнение зам. министра энергетики Г.А.Шашарина, это привело[xxvi]:«…к крайне отрицательным последствиям. Задержка эксперимента… значительно уменьшила запас реактивности, сократив количество погруженных в активную зону стержней СУЗ из-за доотравления реактора (йодная яма). Все это создавало условия для предаварийного состояния.»

В процессе снижения мощности  блока в 7 час 10 мин ОЗР по расчетным данным достиг значения 13,2 стержня [xxvii] , т.е. стал ниже допустимого в 16 стержней, реактор необходимо было заглушить и аварии не было бы! По мнению доклада ГПАН  (1991 г.) эксплуатация РУ с ОЗР 15 стержней и менее в период с 07 ч. 00 мин. до 13 ч. 30 мин. 25.04.86 г была нарушением Регламента, но персонал не стал глушить реактор из-за выявленной недостоверности [прим.автора - сославшись на недостоверность]  работы расчетной программы "ПРИЗМА" [xxviii].   

Если считать разницу между перед началом процесса снижения мощности 1ч 05 м, когда (ОЗР) равен 31 стержня и ее концом в 22.45 ОЗР = 26,0 стержня[xxix], то  можно оценить, что в результате отравления реактор потерял около 5 стержней. Если посмотреть в относительном выражении, или 5/26, что составляло около 20 % от текущего уровня ОЗР. Возможно, в дальнейшем это стало одной из причин падения мощности до нуля.  В 24.00 при передачи смены ОЗР составил 24 стержня.

25 апреля в 23 ч. 10 мин. диспетчер Киевэнерго разрешил дальнейшее снижение мощности. Однако из-за ксенонового отравления реактора, неопытности СИУРа (по другой версии – В.Дмитриева[xxx] ошибок персонала или неисправности системы управления мощностью (доклад ГПАН  1991 г.[xxxi] ), персонал блока не смог удержать мощность и к 0 час 38 мин она упала до нуля (произошло прекращение цепной реакции, так как 30 МВт-это гамма-фон).

Согласно Регламенту [xxxii] п.6.1 реактор нужно было заглушить, так как подъём  с мощности менее 50 % от проектной мощности  разрешён только в том случае, если до останова ОЗР был не ниже 30 стержней, а у реактора было 24. Эта ситуация  поставила персонал в крайне не простую ситуацию: глушить ли реактор, как того требовал регламент или продолжать цепь нарушений, которая, как теперь известно, окончилась катастрофой.

По другой, очень интересной  версии, следующей из показаний Ю.Трегуба и данных, приведенных Н.Карпаном [xxxiii], следовало, что указание на снижение мощности до 200 МВТ (40 МВТ электрических)  было дано лично А.Дятловым. Возможно, это было сделано с целью обойти требования использования защиты по отключению обеих турбин, так на данной мощности (40 МВТ электрических)  можно было формально провести отключение[xxxiv]  этой защиты (!) (см.объяснение Дятлова выше).

VI. Разный уровень мощности реактора. Если испытания 1985 г. проводились с остановкой реактора с мощности 50 % от номинала, то испытания 1986 г. – без  заглушения реактора на мощности 200 МВТ, т.е. 6 % от номинальной,  которая,  в практике, не использовалась (!) для эксплуатации реактора.

 Часто участники форумов говорят о том, что мол нигде не было сказано, что нельзя работать на этой мощности. Формально да, но как совершенно ясно следует из Регламента[xxxv], мощность 200 МВТ является лишь одной из начальной ступеней поднятия мощности до вывода реактора на рабочий уровень.

Почему была нужна мощность свыше 700 МВТ? Как считает зам. министра энергетики Г.А.Шашарин [xxxvi]:«Указанная в  программе мощность 700 — 1000 МВт (тепловых) избрана не случайно. На таком уровне мощности расход питательной воды обеспечивает термогидравлическую устойчивость главного циркуляционного контура при работе четырех циркуляционных насосов. В переходном же периоде (снижение  мощности) этим обеспечивается достаточный запас реактивности (количество погруженных в активную зону реактора) стержней СУЗ.»

Момент, когда произошло фактическое самозаглушение реактора фактически стал переломным. Судьба давала реальный шанс избежать аварии - если бы персонал заглушил реактор аварии не было бы! Однако по свидетельству[xxxvii] Комарова, (см. п.I) чиновник из отдела ЦК КПСС, возможно, дал указание А.Дятлову на подъем мощности и обязательное проведение эксперимента, пригрозив ему уходом на пенсию. При этом Топтунов отказался поднимать мощность по указанию А.Дятлова, но тот припугнул его увольнением[xxxviii]. Мощность удалось поднять только до 200 МВт (т), что было грубейшем нарушением программы испытаний, которая предусматривала выбег на мощности 700 МВТ.  

Что самое важное - подъем мощности до 200 МВТ из-за ксенонового отравления реактора был достигнут за счет выемки максимально возможного числа стержней, при этом их число в зоне стало недопустимо низким (см.следующий пункт), что было грубейшим нарушением Регламента. И это была роковая ошибка персонала.

Согласно доклада ГПАН (1991 г.) данное событие привело к аварии[xxxix]:  «…для компенсации дополнительной отрицательной реактивности, возникшей из-за ксенонового отравления активной зоны реактора при снижении мощности, а также в процессе произведенного затем повышения мощности реактора до 200 МВт из реактора пришлось извлечь часть стержней оперативного запаса - ОЗР. Этим действием… персонал перевел реактор в нерегламентное положение, при котором аварийная защита перестала быть гарантом гашения ядерной реакции… "провал" мощности реактора в 00 ч. 28 мин. и последующий подъём его мощности во многом определили трагический исход процесса. Изменение режима работы реактора, имевшее место между 00 ч. 28 мин. и приблизительно 00 ч. 33 мин., возбудило в реакторе новый ксеноновый процесс перестройки полей энерговыделения, контролировать который персонал не имел возможности».

Персонал стал поднимать мощность – в 00ч 42м она достигла 160 МВт, а к  01ч 03м -200 МВт за счет выемки недопустимого количества стержней. Согласно  воспоминаниям[xl] В.И.Борца на таких мощностях реактор вел себя непредсказуемо и неустойчиво, в любой момент мог начаться самопроизвольный разгон.

Еще один важный момент - на низкой мощности реактора температура воды становиться близкой к температуре насыщения (кипения). Температура воды определяется температурой насыщения в БС (барабане-сепараторе), расходом через реактор и температурой и расходом питательной воды. Питательная вода образуется в результате конденсации отработанного пара. Чем меньше мощность реактора, тем меньше расход "холодной" питательной воды, и температура становиться более близкой к температуре насыщения (кипения).

По мнению Дмитриева[xli], и согласно данным Н.Карпана[xlii] в период с 00ч 43м по 01ч 00м реактор работал нестабильно, так как имелись аварийные сигналы по отклонению уровня воды в БС и срабатывание БРУК-К (превышение давления пара).

VII. Оперативный запас реактивности из-за ксенонового отравления реактора был значительно меньше нормы. Из 211 стержней по разным оценкам было от 6-8, по свидетельству[xliii] Комарова –  1,5 стержня, по данным В.Федуленко (ИАЭ им. И.В.Курчатова)[xliv] в соответствии с записями на лентах ДРЕГ всего 2 стержня (!) при минимуме -16. Согласно докладу (№1 INSAG-1)[xlv] это привело к потере эффективности аварийной зашиты (АЗ) реактора:

«Тем временем реактивность реактора продолжала медленно падать. В 1ч 22 мин 30 с оператор на распечатке программы быстрой оценки запаса реактивности увидел, что оперативный запас реактивности составил значение, требующее немедленной остановки реактора. Тем не менее это персонал не остановило и испытания начались… В 1ч 22мин 30сек запас реактивности составлял всего 6—8 стержней. Это по крайней мере вдвое меньше предельно допустимого запаса, установленного технологическим регламентом эксплуатации. Реактор находился в необычном, нерегламентном состоянии.

…работа персонала с недопустимо малым оперативным запасом реактивности привела к тому, что практически все остальные стержни-поглотители находились в верхней части активной зоны.
В создавшихся условиях допущенные персоналом нарушения привели к существенному снижению эффективности A3[прим.автора -аварийной защиты]».

Согласно докладу ГПАН  (1991 г.) это было нарушением Регламента[xlvi], а именно: «эксплуатация РУ с ОЗР 15 стержней РР и менее в период … ориентировочно, с 01 ч. 00 мин. 26.04.86 г. до момента аварии ( нарушение главы 9 ТР )…»

Хотя реактор был отравлен ксеноном, но в нем были зоны, свободные от стержней и при определенных обстоятельствах (для конкретной аварии – запаривания зоны) в них мог начаться неконтролируемый разгон, что реально и произошло, авария началась в юго-восточном квадранте реактора[xlvii].

Возможно, персонал ЧАЭС часто работал в режимах «на грани»…, что подтверждает также показания И.Казачкова[xlviii], работавшего 25 апреля 1986 г. начальником дневной смены 4-го блока: «Почему ни я, ни мои коллеги не заглушили реактор, когда уменьшилось количество защитных стержней? Да потому, что никто из нас не представлял, что это чревато ядерной аварией…  Прецедентов не было. Я работаю на АЭС с 1974 года и видел здесь гораздо более жестокие режимы. А если я аппарат заглушу - мне холку здорово намылят. Ведь мы план гоним… И по этой причине - по количеству стержней - у нас ни разу остановки блока не было.»  

VIII. Блокировка ряда важнейших защит. Но с целью предотвращения остановки реактора для продолжения эксперимента в случае неудачи персоналом были заблокированы (согласно Докладу  №1 (INSAG-1) для МАГАТЭ[xlix]) важнейшие защиты реактора в т.ч.  защиты на формирование аварийного сигнала по отключению двух ТГ сразу (что вызвало потерю возможности автоматической остановки реактора), по снижению уровня воды, величины давления в БС (т.е. защита реактора по тепловым параметрам была отключена). Была также отключена и заблокирована вручную (!) аварийная система САОР, обеспечивающая охлаждение реактора в случае аварии, что привело к потере возможности снижения масштаба аварии.

Как заметил[l] академик А.Александров: «А там [прим.автора - на блоке] не было только защиты от дурака, задумавшего отключить защиту ради своего эксперимента».

Согласно докладу ГПАН  (1991 г.) отключение САОР  было нарушением Регламента[li], но не повлияло на возникновение и развитие аварии, так как не было зафиксировано сигналов на автоматическое включение САОР.   

По мнению Г.Медведева, САОР была отключена[lii] «..из опасения теплового удара по реактору, то есть поступления холодной воды в горячий реактор… САОР была … отключена, задвижки на линии подачи воды в реактор заранее обесточены и закрыты на замок, чтобы в случае надобности не открыть их даже вручную.... Но … Лучше подать холодную воду в горячий реактор, нежели оставить раскаленную активную зону без воды … Ведь когда… реактор останется без охлаждающей воды, 350 кубометров аварийной воды из емкостей САОР, возможно, спасли бы положение, погасив паровой эффект реактивности, самый весомый из всех. Кто знает, какой был бы итог. Но....»

Зачем было ее блокировать ? Как это ни парадоксально, но после аварии Акимов пытался ее включить, попросив об этом Г.Метленко[liii]: «Будь другом, иди в машзал, помоги крутить задвижки. Все обесточено. Вручную каждую открывать или закрывать не менее четырех часов. Диаметры огромные...»

По мнению В.А.Винокурова, к.т.н., ВМИИ[liv]: «Когда начались нестационарные процессы в энергоблоке ночью 26.04.1986, начальник смены, заметив,  что верхняя часть ГЦН колеблется с амплитудой 1 м …, дал команду немедленно открыть клапаны аварийной проливки реактора системы САОР, которые, для обеспечения чистоты эксперимента по выбегу турбоагрегата, были закрыты. Одним из двух погибших в первые минуты катастрофы был как раз тот человек, который открывал клапаны аварийного охлаждения реактора.»

«Потом, уже после взрыва, многие специалисты смены блока получили смертельные радиационные поражения при попытках вручную запустить эту самую САОР. Люди, стоя по колено в радиационной контурной воде, крутили маховики ручных задвижек САОР, пытаясь подать в реактор воду для охлаждения.» [lv] Комментарии излишни.

Вместе с тем, зашиты на формирование режима АЗ-5 по аварийному превышению заданной мощности (АЗМ) и по аварийному увеличению скорости нарастания мощности (АЗСР) не отключались -  и они сработали в 1 час 23 мин 41 сек.

Возможности  автоматических средств глушения реактора были существенно потеряны[lvi]. С точки рения последующего аварийного процесса, ключевой ошибкой оказался вывод защиты по остановке двух ТГ, что предопределило непредусмотренное программой проведение эксперимента на работающем на мощности реакторе.

А вот еще свидетельство о работе ЧАЭС в режимах «на грани» в части отключения защит по материалам суда[lvii]:«Подсудимый Лаушкин, работая с 1982г. государственным инспектором Госатомнадзора СССР (с 1985г. ГАЭН СССР) на Чернобыльской АЭС, преступно халатно относился к исполнению своих служебных обязанностей… Проверки проводил поверхностно, на рабочих местах бывал редко, многие допускаемые персоналом нарушения не вскрывал; терпимо относился к низкой технологической дисциплине, пренебрежительному отношению со стороны персонала и руководства станции к соблюдению норм и правил ядерной безопасности. В результате …  на АЭС создалась атмосфера бесконтрольности и безответственности, при которой грубые нарушения норм безопасности не вскрывались и не предупреждались. Только за период времени с 17 января по 2 февраля 1986г. на четвертом энергоблоке ЧАЭС, без разрешения главного инженера, шесть раз выводились из работы автоматические защиты реактора, чем грубо были нарушены требования главы 3 Технологического регламента по эксплуатации блоков Чернобыльской АЭС. Подсудимый Лаушкин, как инспектор по ядерной безопасности, на эти нарушения не реагировал. Безответственное отношение персонала, руководства станции и Лаушкина к обеспечению ядерной безопасности в сочетании с недостаточной профессиональной подготовкой оперативного состава, работающего на сложном энергетическом оборудовании, привели в конечном итоге к аварии 26 апреля 1986 года.»

IX. Подключение дополнительного числа насосов. Другое важнейшее  отличие эксперимента заключалось в том, что если ранее в эксперименте участвовало только 2 ГЦН, то в 1986 г. их число решили увеличить до 4, а также подключить насос питательной воды (ПЭН), что еще более увеличивало риски ухудшения охлаждения реактора. При этом общее число работающих насосов составило не 6, а 8. Возможно, это было сделано с целью обеспечить дополнительное охлаждение реактора на случай замедления выбегающих ГЦН.

Если в более ранних испытаниях (1982 и 1984 г.г.) были проблемы в эксперименте при нагрузке 2 ГЦН, то зачем потребовалось еще более увеличить нагрузку, тем самым увеличив риски неуспеха эксперимента?

По мнению В.А.Винокурова, к.т.н., ВМИИ[lviii]: «…в качестве балластной нагрузки для турбогенератора предполагалось использовать резервные ГЦН…это были … трагические ошибки, повлекшие за собой все остальное. »

Подключение дополнительных насосов настолько увеличило поток воды через каналы, что возникла опасность кавитационного срыва ГЦН, привело к захолаживанию реактора и снизило парообразование. Реактор стал работать неустойчиво, уровень воды в барабанах-сепараторах снизился до аварийной отметки. Чтобы избежать останова реактора, персонал глушит ряд защит.

По мнению Г.Медведева[lix]: «…суммарный расход воды через реактор возрос до 60 тысяч кубических метров в час, при норме 45 тысяч… в час, что является грубым нарушением регламента эксплуатации. При таком режиме работы насосы могут сорвать подачу, возможно возникновение вибрации трубопроводов контура вследствие кавитации (вскипание воды с сильными гидроударами). Резкое увеличение расхода воды через реактор привело к уменьшению парообразования, падению давления пара в барабанах-сепараторах, куда поступает пароводяная смесь из реактора, к нежелательному изменению других параметров.»

Согласно Докладу  №1 (INSAG-1) для МАГАТЭ[lx]: «Операторы пытались вручную поддерживать основные параметры реактора — давление пара и уровень воды в БС — однако в полной мере сделать этого не удалось. В этот период в БС наблюдались провалы по давлению пара на 0,5-0,6 МПа и провалы по уровню воды ниже аварийной уставки. Чтобы избежать остановки реактора в таких условиях, персонал заблокировал сигналы A3 по этим параметрам.»

По мнению доклада ГПАН  (1991 г.) рост расхода было нарушением Регламента[lxi]: «увеличение расходов по отдельным ГЦН до 7500 м3/ч. ( нарушение пункта 5.8. ТР ).»

С целью стабилизировать уровень воды в БС и давление в контуре за счет охлаждения контурной воды персонал резко (почти в 4 раза) повышает уровень расхода питательной воды в контуре. Устройство автоматического регулирования уровня питательной воды было выключено.

Подключение всех главных циркуляционных насосов (ГЦН) произошло около 1 часа ночи. Реактор стал «захолаживаться», в нем снизилось парообразование, и автоматика стала выводить стержни из активной зоны (01ч 19м 39с - сигнал «1 ПК вверх», мощность реактора падает), уменьшая ОЗР.

X. Резкое снижение уровня питательной воды.

Когда по мнению оператора параметры реактора пришли в норму, им был резко снижен, практически до нуля, расход питательной воды, что стало роковым шагом, так как привело к увеличению температуры теплоносителя на вход в реактор, т.е. дополнительно повысило производство пара.

По данным доклада INSAG-7(1993 г.)[lxii]:

«01 ч 09 мин. резко снижен расход питательной воды до 90 т/ч по правой стороне и до 180 т/ч по левой стороне при общем расходе по контуру 56 000-58 000 т/ч. В резуль­тате температура на всасе [прим. автора - входе] ГЦН составила 280,8°С (левая сторона) и 283,2°С (правая сторона).» Этот уровень - 90 т/ч практически равен нулевому в пределах погрешности приборов. Температура воды на входе в реактор стала близкой к температуре насыщения (кипения).

Но как считает доклад ГПАН (1991 г.)[lxiii]:  «…это был возврат расхода питательной воды к некоторому среднему расходу, соответствующему мощности реактора 200 МВт и равному, примерно, расходу по 120 т/час. на каждую сторон реактора.»

По мнению [lxiv] А.Г. Тарапона, Институт проблем моделирования в энергетике им. Г.Е. Пухова НАНУ (Украина, Киев), процесс аварии начался ранее, сразу после начала испытаний выбега в момент закрытия заслонки СРК и сам аварийный процесс развивался около 15 мин: «Этой записью [прим.автора – резкое снижение расхода питательной воды] было зафиксировано начало кризиса теплообмена второго рода…., при этом интегральная мощность реактора осталась на уровне 200 МВт, что позволяет сделать два вывода: мощность была поднята только в одном (юго-восточном) квадранте, а в других осталась на уровне 13.5 МВт (остаточное тепловыделение); в указанном квадранте полностью прекратился теплообмен.»

В самом деле, температура на входе/выходе в каналы в норме составляет  270/284,5[lxv], т.е. воды температура на входе ГЦН составила 280,8°С (левая сторона) и 283,2°С (правая сторона), что на более 10 градусов выше нормы и примерно соответствует температуре кипящей воды на выходе из каналов 284,5. 

Когда персонал блока начал испытания выбега (01ч 23м 04с), для обеспечения выхода генератора на инерционный ход был отключен выход пара на турбину, закрыты СРК (стопорно-регулирующие клапаны). В условиях отсутствия стока пара из БС (барабана-сепаратора, где происходит сепарация пара для подачи на турбину), давление в контуре стало расти. Эксперимент был начат без сброса защиты реактора, защита по отключению обеих турбин была заблокирована[lxvi], чтобы возможно, иметь возможность повторного проведения эксперимента.

В результате резкого увеличения, а затем снижения расхода питательной воды, в контуре реактора были сформированы два последовательных фронта теплоносителя на входе в активную зону: первый с пониженной температурой и, через некоторое время, второй, с температурой приближенной к температуре кипения воды.  По роковому стечению обстоятельств последний фронт «прогретого» теплоносителя подошел к входу в активную зону в момент проведения эксперимента.

Согласно докладу ГПАН (1991 г.)[lxvii] непосредственно перед испытаниями в  01 ч. 22 мин. 30 с.:  

«В создавшихся условиях небольшой прирост мощности реактора (по любой причине) в силу малого недогрева до кипения теплоносителя мог приводить к приросту объёмного паросодержания в нижней части активной зоны… Таким образом, перед началом испытаний параметры активной зоны обусловили повышенную восприимчивость реактора к саморазгонному процессу в нижней части активной зоны… такое состояние создалось не только потому, что имел место повышенный против обычного расход теплоносителя…, а прежде всего малым значением мощности реактора.»

Таким образом, комплекс действий персонала (низкая мощность реактора, подключение дополнительных ГЦН, закрытие СРК и резкое снижение уровня питательной воды и) были самыми важными факторами развития аварии, которые и привели реактор к разрушению.

XI. Срабатывание защиты по снижению частоты выбегающих ГЦН.

Ранее эксперимент проводился на мощности 700-1000 мвт, однако нагрузка была более, чем два раза меньше (ранее на выбег подключалось 2 ГЦН, в 1986 – 4 ГЦН и ПЭН).  Повлияло ли снижение мощности до 200 МВТ и рост нагрузки на течение эксперимента ?

В момент начала выбега доступ пару закрывался через задвижки - стопорно-регулирующие клапаны СРК, т.е. прекращалась подача пара на турбину, соответственно исчезал источник "раскрутки" ротора турбины. В тоже время, генератор оставался под нагрузкой запитанных от него выбегающих ГЦН и ПЭН (торможение ротора магнитным полем генератора сохранялось). Соответственно, динамика ротора (в первом приближении)  определяется запасенной кинетической энергией ротора, которая пропорциональна моменту инерции и квадрату частоты (Е=0.5*I*w^2, то есть определяется геометрией ротора и частотой вращения до выбега - величин практически постоянных при стационарной работе реактора) и торможением со стороны генератора, которое зависит от запитанного генератором оборудования во время выбега. Таким образом. снижение мощности до 200 МВТ не оказывало влияния на продолжительность выбега.

Указывается, что ранее эксперимент не получался из-за проблем в системе возбуждения генерации тока[lxviii]. Проблемы были не в системе возбуждения, а в регуляторе этой системы - он рано отключал возбуждение. От него по проекту не требовалось такого длительного удержания возбуждения при снижении частоты.

В испытаниях до 1985 года система  возбуждения при снижении скорости вращения ТГ рано отключала питание насосов, до включения дизель-генератора  Н.Карпан провёл испытание с налаженной системой возбуждения по программе.

Согласно одному из самых осведомленных исследователей аварии Константину Чечерову[lxix], очень важным моментом в развитии аварии явились действия автоматической системы  защиты электроэнергетической системы (ЭЭС) блока, не допускающей функционирования ЭЭС собственных нужд реактора при нерегламентных снижениях частоты вращения и напряжения турбогенератора, что было установлено в исследовании НИКИЭТ[lxx]. В 1986 двигатели ГЦН отключились защитой по напряжению, затем защитой по частоте (АЧР) отключился генератор.

Здесь возникает несколько важных вопросов: 1) почему составители программы, профессиональные электрики, не знали (или не озвучивали информацию) об этих рисках, ведь было совершенно очевидно, что турбина будет замедляться, напряжение будет падать ? 2) почему этот критический эффект не был выявлен при более ранних испытаниях или выявлен, но почему то не учтен ? 3) автоматическое срабатывание защиты электроэнергетической системы блока требует коррекции эксперимента, почему ее не было?

Ответ на второй вопрос, возможно, связан с тем, что в более ранних испытаниях подключаемая нагрузка была меньше более, чем в два раза, процесс замедления оборотов ротора был также как минимум в два раза меньше, т.е. защита по частоте могла срабатывать позже - через 24-30 сек.  

В процесс выбега[lxxi] происходило снижение частоты вращения выбегающего ТГ-8, что приводило к плавному, но значительному снижению производительности ГЦН (главных циркуляционных насосов). В результате срабатывания первой ступени защиты минимального напряжения (имевшей настройку по напряжению 0,75 Uн и задержку по времени 0,5 - 1,5 с) были отключены в течение 0,7 с четыре из восьми ГЦН (1.23'39,9" - ГЦН14; 1.2340" - ГЦН24; 1.23'40,5" - ГЦН13; 1.23'40,6" - ГЦН23), уже имевших перед отключением снижение исходной суммарной производительности более 20 %.

После отключения ГЦН , запитанных от ТГ8 защитой по напряжению. произошёл срыв подачи остальных ГЦН из-за кавитации при перегрузке по расходу (недостаточный подпор на всасе[lxxii].

В результате происходило следующее:

«1.23'04" - начало испытаний, падение частоты и напряжения питания электродвигателей ГЦН и ПЭН, запитанных от выбегающего ТГ;

1.23'16" - срабатывание защиты по частоте с задержкой 30 с;

1.23'39" - 1.23'40" - отключение четырех ГЦН и ПЭН, запитанных от выбегающего ТГ, по срабатыванию защиты по напряжению;

1.23'46" - отключение собственных нужд блока (всех насосов, всего оборудования, всех приборов, электрического освещения) по срабатыванию защиты по частоте…»

 Как мы помним, кнопка АЗ5 по официальным данным была нажата примерно  в это же время - 1.23.39 (по телетайпу). Время начала испытаний выбега - 1.23.04.

В этой связи посмотрим крайне интересное свидетельство одного из разработчиков программы бригадного инженера Донтехэнерго Метленко Геннадия Петровича[lxxiii]:

«Когда обороты турбины снизились до 2100, а частота соответственно до 35 гц, напряжение 0,7 от номинального, я услышал раскатистый гром, как бывает при гидроударах. Звук шел со стороны машзала. Началась сильная вибрация здания. С потолка посыпался мусор. Было впечатление, что БЩУ разрушается.»

По мнению К.Чечерова и авторов отчета НИКИЭТ, возможности аварии  «были заложены в программе испытаний, точнее, в электротехнической схеме этих испытаний и внутренней защите электродвигателей ГЦН от нерегламентных режимов работы.» Как ни странно, текст этой важнейшей работы К.Чечерова практически сложно найти в интернете и она малоизвестна.

Уменьшение расхода как техническую причину начала перегрева ТВС и ТК предполагали и зарубежные, и отечественные эксперты. Самая первая правительственная комиссия, начавшая работу 27 апреля 1986 г. (группа замминсредмаша А.Г.Мешкова[lxxiv]), материалы которой до сих пор не опубликованы, сделала вывод [lxxv]: "авария ... произошла в результате неконтролируемого разгона реактора вследствие запаривания ТК активной зоны из-за срыва циркуляции в контуре МПЦ"».

Доклад ГПАН  (1991 г.) признает факт отключения ГЦН, который подтверждается данными осциллографирования эксперимента[lxxvi], вместе с тем оспаривает выводы комиссии Мешкова, ссылаясь на то, что анализ теплогидравлического режима работы ГЦН, выполненный в конце мая 1986 г. представителями ОКБМ (разработчика ГЦН), института "Гидропроект" им. С.Я. Жука и ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского, якобы не подтвердил предположения о кавитации и срыве ГЦН[lxxvii].

Формально такая интерпретация возможно связана с тем, что[lxxviii]: «После разрыва труб каналов  расход по всем насосам (по записям на самописцах осциллографов) возрос почти до номинала. Практически вся вода шла в графитовую кладку и из насосов, и из сепараторов и превращалась в пар..»