Чернобыль. Месть мирного атома - [121]

Следует также отметить, что сброс стержней СУЗ из верхнего положения (при срабатывании аварийной защиты), в зависимости от величины ОЗР, распределения поля энерговыделения и режима работы реактора мог привести (из-за конструктивных недостатков стержней СУЗ) не к заглушению, а к вводу положительной реактивности и разгону реактора [30, 53].

Не предусмотренное в проекте изменение характеристик активной зоны и недостаточная скорость и эффективность СУЗ приводили к тому, что возрастание мощности реактора при срабатывании АЗ-5 бывало настолько значительным (в определенных условиях), что при достижении мощностью аварийных уставок АЗМ и АЗС ядерная реакция уже не могла быть прекращена без значительного повреждения твэлов.

В соответствии с проектом, реакторное пространство не имело защиты от разрывов труб технологических каналов (ТК). При одновременном разрыве труб двух и более каналов мог произойти "отрыв" верхней плиты реактора (схемы "Е") и последующий выход из строя всей системы ввода стержней СУЗ в активную зону (так и было 26.04.86 на блоке №4 ЧАЭС). При этом событии может произойти выброс стержней СУЗ из активной зоны, что приведет к вводу положительной реактивности и взрывному разгону мощности реактора.

На основании вышеизложенного можно утверждать, что проект СУЗ РБМК-1000 не соответствовал требованиям пункта 3.3.26 ПБЯ-04-74.

8. Пункт 3.3.28 ПБЯ-04-74

"Количество, расположение, эффективность и скорость введения исполнительных органов АЗ должны быть определены и обоснованы в проекте реактора, где должно быть показано, что при любых аварийных режимах исполнительные органы АЗ, (даже) без одного наиболее эффективного органа обеспечивают:

- скорость аварийного снижения мощности реактора, достаточную для предотвращения возможного повреждения твэлов сверх допустимых пределов;

- приведение реактора в подкритическое состояние и поддержание его в этом состоянии с учетом возможного увеличения реактивности в течение времени, достаточного для введения других более медленных органов СУЗ;

- предотвращение образования локальных критмасс".

В проекте СУЗ реактора РБМК-1000 количество, эффективность и скорость введения исполнительных органов АЗ были выбраны и обоснованы без учета экспериментально подтвержденных (или хотя бы математически исследованных) эффектов реактивности, которые могли сыграть (а в аварии 1986 года на 4 блоке ЧАЭС действительно сыграли) катастрофическую роль.

Представляет интерес эволюция проекта СУЗ в части касающейся определения количества стержней управления и их эффективности.

Так, в эскизном проекте РБМК [54], разработанном в 1965 г., предусматривалось иметь 212 стержней управления и защиты при обогащении топлива 2% по ²³⁵и, в то время как в техническом проекте было принято уже только 179 стержней СУЗ (при обогащении топлива 1,8% по ²³⁵Ц).

Эскизным проектом предусматривались стержни СУЗ с поглотителем и вытеснителем длиной 7 м (т. е. перекрывавшие активную зону по всей её высоте), из них 68 стержней входило в группу АЗ. Однако в техническом проекте у 146 стержней длину сборки, которая поглощает нейтроны, укоротили до 6 м, у 12-ти стержней - до 5 м, и у 21 стержня - до 3 м. Общее количество стержней аварийной защиты было уменьшено с 68 до

20 (с длиной поглотителя 6 м). А в рабочем проекте вообще реализовали всего 179 стержней СУЗ с длиной поглотителя 5 м у всех стержней (кроме

21 стержня У СП с длиной поглотителя 3,5 м). Количество стержней АЗ стало равно 21 для первых и 24 для вторых очередей РБМК.

Для вторых очередей общее количество стержней СУЗ было увеличено до 211 без изменения конструкции.

Таким образом, в результате непонятной и длительной эволюции была выбрана такая конструкция стержней СУЗ, при которой органы воздействия на реактивность не предотвращали образования локальных критмасс, поскольку в силу своей конструкции не могли перекрыть своей поглощающей нейтроны частью всю высоту активной зоны реактора. И это при том, что критическая высота активной зоны РБМК-1000 может составлять от 0,7 до 2,0 м для различных состояний реактора (по данным отчета ВНИИАЭС [55]).

Проект не учитывал, что поглощающая способность графитового вытеснителя воды, подвешенного снизу к поглощающей части стержня, меньше, чем у вытесняемого им из нижней части канала столба воды. Это приводило к тому, что при движении стержня СУЗ вниз (из его крайнего верхнего положения) происходило замещение сильного поглотителя нейтронов (столб воды под вытеснителем) на менее эффективный поглотитель (графитовый вытеснитель). В итоге это приводило к введению положительной реактивности в нижнюю часть активной зоны. При определенном составе активной зоны и профиле поля энерговыделения это могло привести к образованию локальной критической массы.

Главному конструктору и Научному руководителю этот эффект локального ввода положительной реактивности стержнем регулирования был известен задолго до аварии [56]. Экспериментально он был обнаружен при проведении физических пусков 1 блока Игналинской, и 4 блока Чернобыльской АЭС в ноябре-декабре 1983 года, т. е. почти за 2,5 года до катастрофы [57].