Уроки Чорнобиля для атомної енергетики

Атомна енергетика України - галузь промисловості, що базується на перетворенні ядерної енергії в теплову для використання її у виробництві електричної енергії чи з іншою метою.

Генерувальна потужність атомних електростанцій (АЕС) становить 24,5 % від загальної потужності електроенергетики України. Частка виробленої електроенергії АЕС у загальноукраїнському обсязі отриманої енергії становила в 1991 році – 27,1 %; 2015 році – 56,5 %, у 2020 році – 52%.

Шановні відвідувачі!

Із шкільного курсу фізики ви вже знаєте, що для одержання ядерної енергії використовують ланцюгову ядерну реакцію ділення ядер ізотопів урану або плутонію. Ядра діляться при влученні в них нейтрона, при цьому утворюються нові нейтрони та уламки поділу, які мають велику кінетичну енергію. У результаті зіткнень осколків з іншими атомами ця кінетична енергія швидко перетворюється на тепло.

Пропонуємо подивиться відео-ролик та дізнатися, як сьогодні на атомних електростанціях України виробляється енергія.

Ролик "Як працює АЕС"

Автори: НАЕК Енергоатом

Атомні електростанції України

Джерело: буклет "Атомна енергетика: питання та відповіді" (авт. - Екодія)

В Україні експлуатують 15 енергоблоків загальною потужністю 13,835 ГВт на чотирьох АЕС: 6 – на Запорізькій, 4 – на Рівненській, 3 – на Південноукраїнській та 2 – на Хмельницькій АЕС.

12 енергоблоків цих АЕС було введено в експлуатацію за часів Радянського Союзу. Зокрема, у 1977р. почалося будівництво Південно-української АЕС, у 1980р. – Запорізької АЕС і Рівненської АЕС, у 1981 р. – Хмельницької АЕС.

Серед атомних електростанцій України найпершою була побудована Чорнобильська АЕС. У 1977 р., через сім років після початку будівництва, було введено до експлуатації перший енергоблок АЕС. Четвертий енергоблок, де відбувся вибух, будували з 1979 по 1983 рр. У квітні 1986 р. на Чорнобильській АЕС працювало 4 атомні реактори потужністю 1000 МВт.

Carousel image

Будівництво Чорнобильської АЕС і міста Прип'ять, 1970-ті рр.

Джерело: Прип'ять до катастрофи

Небезпека поруч: недоліки конструкції ядерного реактора


На Чорнобильській АЕС було встановлено реактори РВПК-1000, де вода використовувалася в якості охолоджуючої рідини, а графіт - в якості модератора.

У паливних каналах, в які завантажувалося ядерне паливо, утворювалася пара. Вода прокачувалася через ці канали та змішувалася в них з парою. Потім суміш води та пари потрапляла до 4-х великих барабанів- сепараторів. Пара йшла до турбіни для вироблення електроенергії, а вода текла назад до напірних труб. Ці труби довжиною в 22 метри встановлювалися в технологічні канали (3) у великому блоці графіту вагою 2500 тон (1). Графіт зменшував швидкість нейтронів, які в іншому випадку рухалися б занадто швидко, щоб розколоти уран.



Реактор РВПК-1000 (використовувався на Чорнобильській АЕС)

Недоліки реактора РВПК-1000 станом на 1986 рік

  • Низька швидкість роботи системи управління та захисту реактора. Зокрема, стержні управління й захисту вводилися до реактору за 18 секунд, у той час, як на реакторах інших типів це можна було зробити за 2-4 секунди.

  • Конструкція стержнів управління й захисту. За певних обставин аварійний захист не зупиняв реактор, а ставав ініціатором розгону потужності реактора. Передусім стержні-поглиначі (регулюючі стержні) були оздоблені графітом, який прискорив ланцюгову реакцію.

  • Можливості формування в нижній частині реактора активної зони з неприпустимо високою швидкістю зростання потужності у випадку спрацьовування аварійного захисту реактора.

На сьогодні найпоширенішим типом реактора на українських АЕС є водно-водяний енергетичний реактор (ВВЕР). В активній зоні ВВЕР циркулює вода, що нагрівається до 320 °С від паливних каналів, у які завантажене ядерне паливо та де відбувається ядерна реакція. Воду підтримують під тиском 160 атмосфер, щоб вона залишалася рідкою. Це перший контур реактора, і вода з нього нагріває воду другого контуру, що випаровується й крутить турбіни. У разі виникнення аварійної ситуації протягом 2 секунд в активну зону реактора падають регулюючі стрижні, що поглинають надлишкові нейтрони й зупиняють реакцію. У порівнянні з РВПК-1000 Чорнобильської АЕС водно-водяний реактор ВВЕР є більш надійним.

Центральний зал 1-го енергоблоку Чорнобильської АЕС

Фото: chnpp.gov.ua

Машинний зал 1-го енергоблоку Чорнобильської АЕС

Фото: chnpp.gov.ua


Небезпека поруч: експеримент із роботою реактора


Метою експерименту, який мав проводитися в ніч з 25 на 26 квітня 1986р. на Чорнобильській АЕС, було з’ясувати резервні можливості обладнання атомної електростанції в умовах відключення електроживлення.

00:23 Потужність реактора 4-го енергоблока знижена згідно з програмою експерименту до 700-800 МВт, але потім почала швидко падати.

00:29-00:30 – Старший оператор та начальник нічної зміни наполягали на припиненні експерименту через зниження потужності реактора нижче рівня безпеки. Але заступник головного інженера Чорнобильської АЕС Анатолій Дятлов наказав продовжити експеримент та збільшити потужність реактора. Для цього він спробували підняти регулюючі стержні (стержні-поглиначі).

Після аварії на Чорнобильській АЕС слідство звинуватило А. Дятлова в тому, що він навмисно проігнорував протокол із технічними вимогами, згідно з яким експеримент мав проходити при потужності не менш 700-800 МВт.

00:35 – Потужність реактора почала зростати.

01:03 – А. Дятлов переконався, що потужність реактора збільшена до 200 МВт, та наказав проводити випробування.

01:18-01:22 – Експеримент продовжено, живлення турбін призупинено з метою перевірки роботи резервних генераторів. Насоси почали подавати до реактору мінімальний обсяг води, яка при випарюванні утворила велику кількість пари. Тиск пари зріс – пара підняла наконечники регулюючих стержнів вагою понад 350 кг.

01:23:40 – старший оператор включив аварійний тумблер і намагався опустити регулюючі стержні для зниження потужності. Однак це призвело до жахливих наслідків. Графітові витускувачі на кінцях регулюючих стержнів привели не до зменшення, а до зростання потужності реактора в сотні разів.

Прогримів перший вибух.

Від ударної хвилі в результаті першого вибуху на Чорнобильській АЕС погасло світло, автоматично перестало працювати обладнання. Через долі секунди – другий вибух. Дах 4-го енергоблоку вагою понад 500 т злетів в повітря.

Ціна помилки в атомній енергетиці

Інтерв'ю Анни Ходемчук, матері загиблого старшого оператора головного циркуляційного насоса 4-го енергоблока Валерія Ходемчука (програма 2001 року)

Інтерв'ю Анатолія Дятлова, заступника старшого інженера Чорнобильської АЕС, за версією радянського слідства - винуватця аварії (відеозапис 1994 року)