Яркие воспоминания: атомная юность человечества и ее радиоактивное наследие

На репутации ядерной отрасли есть два всем известных пятна — Чернобыль и «Фукусима». Однако если пристальнее взглянуть в прошлое, то помимо них можно увидеть ряд иных случаев, пугающих наплевательским отношением к безопасности и готовностью приносить жертвы ради политических целей. Эти истории напоминают нам, что даже высокие технологии могут сочетаться с варварством в обращении с ними. Издание «Чердак» рассказывает, какие странные — и страшные — поступки совершали люди, осваивавшие власть над энергией ядерного распада, и о том, какие радиоактивные отходы мы получили от них в наследство.

Три самых серьезных и при этом наиболее известных происшествия — расплавление реактора на АЭС «Три-Майл-Айленд», взрыв реактора Чернобыльской АЭС и расплавление реакторов на АЭС «Фукусима-1». Все три случая относятся к гражданской энергетике, и каждая авария произошла в результате неудачного сочетания сразу нескольких факторов. Они не были исключительным результатом недоработок, нарушения техники безопасности и ранее неизвестных эффектов, с которыми боролись во время эксплуатации, — во всех случаях речь шла о серийных образцах.

Первая авария — «Три-Майл-Айленд», 1979 год, реактор PWR с приличной историей работы — произошла из-за отказов оборудования, которые сами по себе не должны были привести к тяжелым последствиям, но усугубились неправильными действиями операторов. В Чернобыле, согласно докладу Госатомнадзора 1991 года, «начавшаяся из-за действий оперативного персонала авария приобрела неадекватные им катастрофические масштабы вследствие неудовлетворительной конструкции реактора»; в 1993 году Консультативный комитет по вопросам ядерной безопасности подтвердил эту оценку, сделав еще больший упор на конструктивные недочеты. И, наконец, в случае «Фукусимы» катастрофу вызвал просчет в расположении резервных генераторов и линий электропередач. Цунами, пришедшее вслед за остановившим реактор подземным толчком, вывело из строя все источники энергии для насосов в системе охлаждения; будь генераторы расположены иначе или защитная стена повыше — трагедии удалось бы избежать.

Атомную энергетику можно справедливо обвинить в занижении масштабов аварий. Так, про катастрофу на Чернобыльской АЭС сообщили населению далеко не сразу, но никому из инженеров не приходила в голову идея взорвать реактор для учений. Слив радиоактивных отходов в моря и реки, ядерные взрывы в атмосфере вблизи скопления людей, выход в море субмарин с протекающими по швам реакторами, постоянный аврал, провоцирующий нарушения техники безопасности на уровне «соберем урановые блоки лопатой», — всем этим отличились программы военных. Но еще раньше были даже не военные, а предприниматели, продававшие радионуклиды под видом лекарств и косметики.

Реклама пудры и крема с радием и торием. «Доктор Альфред Кюри» не имел к прославленным ученым никакого отношения; до 1937 года продавалось без ограничений. Плакат работы Tony Burnand, 1933 год

Радиация до реакторов

Впервые с радиоактивностью и радиацией человечество столкнулось на рубеже XIX и XX веков. Эти явления завораживали: загадочные «икс-лучи», открытые Рентгеном в 1896 году, позволили воочию увидеть скелет живого человека, а два года спустя супруги Мария и Пьер Кюри выделили светящийся в темноте радий. Грамм радия стоил как пара центнеров золота, а все радиоактивное казалось наделенным волшебными свойствами.

Эта вода НЕ радиоактивна. Но рекламщики в 1929 году считали, что такое свойство явно повысит интерес со стороны публики. Изображение: путеводитель «Москва в планах» Мосрекламсправиздат 1929 г.

В первые десятилетия XX века мы можем встретить и радоновые ванны (кое-где, кстати, применяются по сей день!), и обогащенную радием воду. Активно использующий такой «лечебный напиток» американский миллионер и известный спортсмен Эбен Байерс будет в 1932 году похоронен в свинцовом гробу, несколькими годами раньше пройдет суд по делу пострадавших на производстве радиевой краски работниц, но все это было до того, как зародились ядерные технологии.

Светящийся в темноте радий также использовали при изготовлении часовых циферблатов. И если сама идея была вполне логична (его излучение — в виде альфа- или бета-частиц — сквозь стекло или сами часы не столь уж опасно), с техникой безопасности на этом производстве были очень большие проблемы. Радиевую краску наносили кисточками, а про опасность облучения работницам никто не говорил, и они периодически облизывали кисть для формирования тонкого кончика.

Радий, попадая в организм, накапливался в костной ткани.

Через какое-то время «радиевые девушки» буквально рассыпались на части, и это не метафора: по свидетельствам одного из врачей, фрагмент челюсти одной пострадавшей вывалился при первом прикосновении.

Производитель — United States Radium Corporation — долгое время пытался выдать такие случаи за сифилис, которым якобы заразились сами работницы и даже крали из морга тела умерших, но в итоге вынужден был признать вину: суд завершился в 1938 году, спустя 16 лет после первых случаев гибели сотрудниц.

Дергать дракона за хвост

Выход ядерной физики за пределы лабораторных экспериментов произошел после того, как ученые показали принципиальную возможность сделать устройство, высвобождающее большое количество энергии за счет цепной реакции деления. На дворе был конец тридцатых годов, и желающие получить такую штуковину быстро нашлись, причем речь шла не об атомной электростанции. В знаменитом письме на имя американского президента Франклина Рузвельта Альберт Эйнштейн указал, что гитлеровская Германия подбирается к созданию ядерного оружия, и потому хорошо бы и в США начать работы в этом направлении, до появления у Гитлера возможности уничтожить целый город одним боеприпасом.

США начали Манхэттенский проект, в стороне не остался и Советский Союз. Война закончилась ядерными ударами по Хиросиме и Нагасаки, но говорить о мире и отсутствии предпосылок к новому конфликту было преждевременно. По обе стороны океана стали добывать уран, строить реакторы для синтеза плутония, разделять изотопы и вытачивать из этого металла ключевые детали для ядерных бомб. Последние представляли собой половинки шарика, который при подрыве заряда сжимался ударной волной до критического состояния.

Именно с подобным шариком из плутония связана первая из историй про сочетание гения и безрассудства. В Лос-Аламосе, где находился американский центр по созданию ядерного оружия, изготовили плутониевую сферу и стали искать зависимость интенсивности реакции деления от отражения нейтронов внешней бериллиевой оболочкой. Не вдаваясь в физику процесса слишком глубоко, можно сказать, что при отражении внутрь шара достаточного числа нейтронов цепная реакция приобретает лавинообразный характер: это приводит если не к ядерному взрыву, то к резкому возрастанию энерговыделения и мощному потоку дополнительных нейтронов.

Задача «как аккуратно опустить на плутониевый шар отражатель и иметь при этом возможность быстро его убрать» решалась исследователями примерно никак. Экспериментаторы брали бериллиевую полусферу руками и опускали ее на плутоний.

Медленно и аккуратно, следя за детектором нейтронов. Если тот начинал зашкаливать, опыт надлежало остановить. А чтобы случайно не уронить сферу, была использована обыкновенная отвертка, которая придерживала полусферу. Сама процедура весьма прозорливо называлась «подергать дракона за хвост».

«Подергали» в итоге так, что Гарри Даглян, 24-летний физик, уронил полусферу на плутоний и получил несовместимые с жизнью пять зивертов облучения. Эксперименты такого рода, что характерно, на этом не закончились. Энрико Ферми, выдающийся физик и один из руководителей программы, тогда сказал, что с таким отношением к технике безопасности ждать новых смертей придется недолго. Но подобные опыты продолжились.

Не пытайтесь повторить это дома: опыт выполнен опытным физиком в ходе следствия (и, вероятно, плутоний изнутри все-таки вынули). Фото: департамент энергетики США

Ферми оказался прав: у 35-летнего Луи Злотина соскочила отвертка, после чего полусфера упала и запустила цепную реакцию. Злотин успел сбросить бериллиевый отражатель руками, но получил при этом дозу 21 зиверт и умер через девять дней. Еще семь человек получили дозы до зиверта включительно, и минимум один из них через 18 лет умер от лейкемии.

Масштабные работы над ядерным проектом всю дорогу сопровождали подобные — совершенно безумные — истории. Вместо недобросовестных дельцов с опасными материалами стали работать государственные агентства, вовлеченные в секретные военные программы, и это сделало все только хуже.

Уран, вода и ржавые трубы

В воспоминаниях Ричарда Фейнмана сказано, что на плутониевый шар, хранившийся в Лос-Аламосе, можно было положить руку и почувствовать его тепло. Руками собирали первые ядерные реакторы как в США, так и в СССР, причем это еще далеко не полный перечень их особенностей. Вот чем, к примеру, еще отличался первый в мире реактор, помимо ручной сборки:

  • подгоном параметров активной зоны по ходу строительства. Точных расчетов, которые бы указывали на то, каких размеров должен быть реактор, не было, были только предварительные опыты на уран-графитовых кладках меньшего размера. Когда дошли до 58-го слоя перемежающихся графитовых и урановых блоков, измерения показали, что этого достаточно для самоподдерживающейся цепной реакции;
  • аварийной защитой в виде веревки, к которой привязали стержень-поглотитель. В случае аварии надлежало обрубить веревку топором;
  • по некоторым (впрочем, вполне официальным) данным, на реакторе во время экспериментов стояли еще три человека, готовых в случае аварии залить его солями кадмия, чтобы остановить цепную реакцию;
  • пульт управления располагался по соседству с активной зоной;
  • биологическая защита? Ее просто не было — бетонную стену толщиной в полтора метра возвели только вокруг второго реактора;
  • отсутствием системы охлаждения: реакция разогревала «поленницу» примерно так же, как две стоваттные лампочки.

Следующие реакторы были заметно усовершенствованы, но и эти установки по современным меркам оставались кошмаром любого инспектора Международного агентства по атомной энергии.

Первый в мире реактор. Торчащая из него рукоятка рядом с приставной лестницей — стержень-поглотитель. Рисунок: Melvin A. Miller / Argonne National Laboratory

На реакторе А-1, с которого начался комбинат «Маяк», как-то рассыпали ядерное топливо, которое потом, за неимением дистанционных механизмов, собирали совковыми лопатами. Там же периодически, буквально с первых часов работы на проектной мощности, расплавлялись отдельные урановые ячейки, и их приходилось высверливать вручную. Один раз эту процедуру попытались проделать без остановки реактора, но переоблучение персонала вкупе с загрязнением реакторного зала и залитой водой графитовой кладкой заставило воздержаться от подобной практики в будущем.

Под действием радиации вся конструкция распухала и деформировалась, ядерное топливо в виде урановых стержней в алюминиевой оболочке внутри регулярно заклинивало, и тогда его приходилось извлекать наружу. Как? Выбивая из каналов реактора длинной палкой — вручную, разумеется! А через полгода эксплуатации А-1 сотрудники вручную же меняли трубы системы охлаждения, так как использованная в первоначальном варианте конструкции сталь под действием нагрева, радиации и воды проржавела — реактор стал протекать.

Американские физики и инженеры не отставали по части нештатных происшествий от своих советских коллег. В одном из первых реакторов заклинило управляющие стержни, и всю установку пришлось перебирать — разумеется, тоже вручную и с минимальными средствами защиты. Третья модификация «чикагской поленницы» проработала c 1944 по 1954 год, с капитальным ремонтом в 1950-м: он, как и советский А-1, начал протекать из-за проржавевших труб внутри. После завершения работы из реактора вынули топливо, а все ставшие радиоактивными металлоконструкции уложили в бетонный корпус реактора, засыпали строительным мусором и опрокинули направленным взрывом в глубокую яму.

Так захоронили первые американские реакторы CP-2 и CP-3. Сейчас эта яма засыпана толстым слоем грунта и наверху установлен памятный знак. Фото: Forest Preserves of Cook County

Как устроены реакторы

Общий принцип устройства ядерного реактора выглядит просто: берем уран-235 или плутоний-239 (а можно и их смесь), складываем в компактную кучку и добиваемся того, чтобы вылетающие при распаде ядер нейтроны попадали в другие ядра, вызывая там новые реакции деления. Если сложить кучку правильно, то реакции станут происходить достаточно часто и при этом их количество будет постоянным.

Реакции деления могут происходить сами по себе, но в ядерных устройствах большая их часть инициируются образующимися при делении ядер урана-235 (или, что реже, плутония-239) нейтронами. Управляя потоком нейтронов, можно балансировать между взрывом и остановкой реактора — с этой целью в реактор добавляют замедлитель, отражатель и контрольные стержни.

Замедлитель, как и следует из названия, тормозит вылетевшие из ядер нейтроны. Это нужно для того, чтобы повысить вероятность захвата нейтрона другим атомным ядром: физики установили, что слишком быстрые частицы вызывают распад ядер с меньшей вероятностью и это приводит к пустой растрате нейтронов в реакторе. В качестве замедлителя подавляющее большинство сегодняшних реакторов использует воду с добавлением поглощающего нейтроны вещества. Или, как вариант, тяжелую, то есть с заменой атомов водорода дейтерием, воду.

Нейтроны также можно отражать внутрь активной зоны (где, собственно, и идет реакция), и это тоже используется в ряде случаев. На роль отражателя лучше всего годится бериллий, однако на практике используется уран-238. Он не годится для использования в качестве ядерного топлива, зато при облучении нейтронами из него получается плутоний-239, пригодный как для оружейного, так и энергетического применения.

Так выглядит ядерное топливо. До пребывания в реакторе, где в результате цепной реакции образуется много высокоактивных изотопов, оно сравнительно безопасно — можно брать если не голыми руками, то в обычных тонких перчатках. Фото: NRC

Контрольные стержни перемещаются по каналам внутри реактора и призваны влиять на интенсивность реакции. Чаще всего они изготовлены из поглотителя нейтронов (опустили в реактор — часть нейтронов поглотилась, реакция заглохла), однако иногда бывают и стержни с ядерным топливом внутри (опустили — реакция пошла интенсивнее). В безопасности реактора именно стержни играют решающую роль, поэтому они связаны с аварийной автоматикой, которая без участия человека способна заглушить реактор в критической ситуации.

На безопасность, экономичность и эффективность реакторов влияет еще много параметров, а здание АЭС содержит еще десятки систем. Забирающий тепло от реактора теплоноситель поступает, как правило, не напрямую к турбине, а сначала проходит через теплообменник и там отдает тепловую энергию второму контуру, который уже связан с турбогенератором напрямую. Теплоносителем может быть вода (дешево, неядовито), натрий (не требует высокого давления) или газ (позволяет получать высокие температуры), но… был и еще один вариант.

Вода внутри реактора и рядом с отработанным ядерным топливом начинает светиться. Не потому, что становится радиоактивной (этот эффект как раз сравнительно невелик), а из-за эффекта Черенкова: свет испускают заряженные частицы, летящие быстрее скорости распространения света в воде. Фото: Argonne National Laboratory

«Р» значит «ртуть»

Среди экспериментальных реакторов особняком стоит советский проект БР-2. Буква «Б» обозначает «быстрые нейтроны» (то есть в реакторе не было замедлителя), а вот «Р» обозначала используемую в качестве теплоносителя ртуть. Нет, это не ошибка — тепло от активной зоны отводилось при помощи этого тяжелого и весьма токсичного жидкого металла.

БР-2 признали неудачным экспериментом в плане выбора теплоносителя спустя примерно год. Ртуть стала растворять трубопроводы и протекать как к плутонию внутри реактора, так и наружу. Горячая ртуть с примесью плутония-239 — сочетание, которое даже по меркам 1950-х годов было слишком опасным. А вот идея использовать жидкий металл для отвода тепла от реактора оказалась гораздо более продуктивной.

Развитием программы стал реактор БР-5, в котором место ртути занял натрий — тоже не самый безопасный в обращении, но по крайней мере не токсичный металл. За БР-5 последовал БР-10, потом был БОР-60, а уже БН-350 стал промышленным образцом, его установили на АЭС в городе Шевченко (ныне Актау, Казахстан) на берегу Каспийского моря. Еще более поздняя разработка, БН-600, до сих пор работает на Белоярской АЭС, и про этот реактор «Чердак» уже писал: он уже 38 лет исправно функционирует без каких-либо серьезных происшествий, а развитием проекта стал БН-800 (уже работает) и БН-1200 (проектируется).

Там, где физиков и инженеров не торопили, они создавали достаточно надежные устройства. Ну или, что будет корректнее, разработанные для АЭС реакторы хотя бы не протекали по швам с первых дней эксплуатации, а персонал в массе был обучен не совершать совсем уж безумных действий вроде «взять стержень системы управления и дернуть его посильнее вверх». Последнее, кстати, реальный случай из одной военной лаборатории в США.

Плутоний-238. Светится красным, поскольку разогрет под действием идущей внутри реакции. Этот нагрев можно использовать для производства энергии на космических аппаратах — плутониевая болванка на снимке была сделана именно с этой целью для спутника Cassini. Фото: департамент энергетики США

Дернуть посильнее — плохая идея

Авария, произошедшая в 1961 году на американском реакторе SL-1 в военном центре Айдахо-Фоллз, стоила жизни трем работникам. Один из них, как установило потом следствие, зачем-то выдернул из реактора управляющий стержень, а далее мощность SL-1 за четыре миллисекунды выросла до отметки в 20 гигаватт — в десятки раз выше номинальной.

Вода в реакторе закипела, пар разорвал трубопроводы, подбросил весь реактор почти на три метра вверх, а одного из работников, стоявших сверху, буквально пришпилило к потолку управляющим стержнем. И хотя точно причину столь странного поступка установить сложно, одна из наиболее вероятных версий гласит, что техник просто пытался расшатать заклинивший стержень и дернул его посильнее.

Реактор с расплавленной активной зоной не рискнули вывозить куда-то далеко. Вместо этого рядом вырыли несколько котлованов: один — под сам реактор, еще два — под зараженные материалы.

Поврежденный реактор 29 ноября 1961 года вынули из здания подъемным краном. Кабину крановщика пришлось обшить стальными плитами толщиной 13 сантиметров, а обычное стекло заменить свинцовым, толщиной 23 см. Снимок департамента энергетики США

Safety Second

В «Томе и Джерри» есть серия под названием Safety Second. Короткометражный мультфильм сняли в 1950 году и обыграли в названии распространенный слоган «safety first» — «безопасность прежде всего» — так, что получилось «безопасность на втором месте».

Государственная политика в мире холодной войны вполне соответствовала духу мультфильма о бегающих с петардами и ракетами персонажей. Все, получившие ядерное оружие, считали своим долгом тут же его испытать, и иногда это мероприятие совмещали с военными учениями вроде операции «Снежок» (СССР, 1954), целой серии учений Desert Rock (США, с 1951 по 1957 год) или китайских испытаний в 1960-х годах (фрагмент кинозаписи с одного такого испытания есть в документальном фильме Trinity and Beyond). Риск получить вместе с дозой облучения лейкемию или еще какой рак в будущем мало кого смущал — напротив, в Лас-Вегасе 1950-х годов туристов зазывали посмотреть на настоящие ядерные взрывы.

Гонка за ядерным оружием приводила и к более серьезным последствиям, чем, скажем, попадание под шлейф выбросов японской шхуны «Фукурю-Мару» (экипаж получил лучевую болезнь, один из членов команды умер — правда, не в результате облучения как такового, а из-за заражения гепатитом при переливании крови).

10 октября 1957 года в ядерном центре «Селлафилд» на юго-западе Англии перегрелась и вспыхнула графитовая кладка оружейного реактора. Причиной стал эффект накопления графитом части энергии, передаваемой нейтронами: при неблагоприятных условиях эта энергия высвобождается и вызывает резкий разогрев блоков замедлителя. Персонал британского комплекса знал про эту опасность и время от времени устраивал профилактический нагрев активной зоны с целью высвободить накопившуюся энергию, но недостаток измерительной аппаратуры привел к выходу процесса из-под контроля и выбросу радиоактивных веществ за пределы комплекса. По оценкам медиков, этот инцидент вызвал в последующие годы около тридцати смертей онкологического происхождения.

А всего за 12 дней до этого, 29 сентября 1957 года, на советском химкомбинате «Маяк» случилась еще более серьезная авария. Из-за отказа системы охлаждения сначала перегрелся, а потом и взорвался резервуар с 300 кубометрами высокоактивных отходов. Метровой толщины крышка из бетона высшего сорта массой около ста тонн была откинута в сторону, и облако из радиоактивных веществ поднялось на высоту более километра, после чего развеялось по ветру и выпало осадками на территории в 23 тысячи квадратных километров вдоль реки Течи (для сравнения: площадь Москвы в пределах МКАД — менее тысячи).

Схема: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Со всеми вытекающими

Еще раньше, с 1949 года, в ту же многострадальную речку Теча стали сбрасывать жидкие отходы цехов, занятых переработкой облученного топлива. Емкости для хранения этих опасных веществ (одна из которых, собственно, потом и взорвалась) были переполнены, а отходов внезапно получилось заметно больше предполагавшегося количества. Система упаривателей, призванных убирать из растворов радионуклидов воду и тем самым уменьшать объем жидкости, под действием радиации проржавела, и руководство комбината решило, что не стоит останавливать стратегически важное производство, а воспользоваться тем, что поблизости есть река, в которую можно слить избыток растворов.

Идея о том, что радиоактивные вещества можно просто куда-нибудь тихонько (население про это не информировали) вылить или выкинуть, была вообще на редкость популярна в прошлом веке.

По данным МАГАТЭ, на дне Карского, Баренцова и Норвежского морей продолжают лежать 18 ядерных реакторов, причем 11 из них затоплены вместе с топливом или его частью. Эти захоронения, равно как и 19 судов с радиоактивными отходами, оказались на дне не в результате аварий (как произошло с субмаринами «Комсомолец», поднятым затем «Курском» или К-159, которая вовсе затонула по дороге на утилизацию), а после целенаправленного затопления. Ядерные державы — от СССР и США до Швейцарии и Новой Зеландии — дружно топили радиоактивные отходы в морях и океанах, хотя размах их действий, конечно, различался. Сомнительное первое место в соревновании «утопи как можно больше терабеккерелей» занял СССР, второе с небольшим отрывом получили британцы, а вот американцы и китайцы то ли подошли к делу сознательнее, то ли попросту избежали попадания в отчет Международного агентства по атомной энергии.

Как взрослые

Попадание в перечень загрязнителей океана радиацией таких стран, как Новая Зеландия и Швейцария, может вызвать удивление: у них нет ядерного оружия, а новозеландцы вообще запретили использование ядерной энергии и даже заход в свои территориальные воды кораблей с реакторами на борту.

Однако до 1960-х Швейцария вела довольно успешную работу по созданию ядерной бомбы. Швейцарским специалистам удалось построить оружейные реакторы, создать технологию выделения из облученного топлива плутония и накопить двадцать килограммов пригодного для ядерного заряда материала. Не обошлось, конечно, без аварий: 21 января 1969 года в новом, всего несколько месяцев проработавшем реакторе на территории кантона Во произошло уже столь знакомое нам событие — проржавела труба. Вода из нее протекла на тепловыделяющую сборку, та тоже начала ржаветь, продукты коррозии заблокировали отвод тепла, урановая ячейка перегрелась, и активная зона частично расплавилась с нарушением герметичности корпуса реактора. По шкале INES это потянуло на 4 балла из 7 возможных — «аварию с локальными последствиями» (7 — Чернобыль, а 1 — «аномалия, отклонение от разрешенного режима эксплуатации» без серьезных последствий).

Новая Зеландия не имела оружейной программы, однако рассматривала перспективу обзавестись собственными АЭС в 1950-х годах. Тогда на островах нашли урановую руду, но дальше проектов и одного исследовательского реактора в университете Кентербери (1962—1981) дело не пошло, а в 1987-м страна объявила себя безъядерной зоной. Поскольку реактор был всего один, да и тот переданный из США, новозеландцы смогли избежать происшествий — редкое для тех времен достижение.

«Хиросима», «Нагасаки» и аварии вблизи берега

Затоплением отходов, спешной наработкой плутония и авариями на реакторах достижения военных не ограничились. Располагать всего лишь ядерными бомбами показалось недостаточным, и люди в погонах по обе стороны океана стали думать о том, как бы эти бомбы доставить противнику с использованием ядерной же энергии. Например, на подводной лодке с реактором вместо дизель-электрической установки. Про аварии на атомном флоте написан целый ряд книг, поэтому здесь будут лишь кратко перечислены ядерные происшествия.

Советская субмарина К-27 (неофициальное прозвище «Нагасаки») была единственным кораблем с использованием жидкого металла в качестве теплоносителя, и буквально в каждом ее походе происходила авария с утечкой радиоактивных веществ вкупе с серией сравнительно мелких «неядерных» происшествий вроде возгораний электрооборудования. В четвертой, самой серьезной, аварии 1968 года погибло девять человек, и после нее подлодка уже не выходила в море.

На К-19 (неофициально же прозванная «Хиросима») авария с разрушением активной зоны реактора произошла в первом же походе. В ходе ликвидации переоблучение получил весь экипаж, включая девять человек, которые скончались от лучевой болезни, несмотря на все усилия врачей. Спустя 11 лет, в 1972-м, на К-19 случился пожар, не имевший отношения к реакторам, но повлекший гибель еще 28 моряков; огонь же стал причиной катастроф К-8 (52 погибших, 1970-й) и К-278 «Комсомолец» (42 погибших, 1989-й). Американские «Трешер» и «Скорпион», ушедшие на дно со всем экипажем, погубил не реактор, а неполадки с балластной цистерной и взрыв торпеды соответственно. Но что делать с реакторами на дне, до сих пор неясно.

Подводная лодка К-19, на которой в 1961 году произошла первая в истории отечественного подводного флота авария ядерного реактора, поставлена для утилизации в эллинг судоремонтного завода «Нерпа». Фото: Лев Федосеев / ИТАР-ТАСС

Особняком стоит подлодка К-431, на которой в начале августа 1985 года перезаряжали активную зону реактора. После загрузки свежего топлива реактор протек на испытаниях, и ответственные за перегрузку решили справиться с ЧП без обращения к командованию. 10 августа крышку реактора приподняли плавучим краном, а когда мимо крана прошел на большой скорости катер и качнул судно волной, крышка поднялась вверх вместе со стержнями-поглотителями. Реактор, до того заглушенный, мгновенно набрал мощность и взорвался.

Весившую 12 тонн крышку реактора потом нашли в ста метрах от лодки, а установленное на время ремонта укрытие поверх корпуса субмарины просто испарилось вместе со всеми, кто был внутри. По уцелевшему обручальному кольцу физики затем рассчитали мощность дозы вблизи реактора в момент взрыва — свыше 50 тысяч рентген в час, при смертельной дозе в 400.

«Подобного кошмара не видел в жизни никогда»

Атомный подводный флот был опасным местом сам по себе, но еще больше проблем создали подлодки, отслужившие свою службу. Никто из ядерных держав поначалу даже не задумывался о том, как потом утилизировать отработанное топливо и ставшие радиоактивными металлоконструкции, поэтому упомянутая К-27 стояла у причала более десяти лет в ожидании хоть какого-то решения. Демонтировать остатки реактора с примыкающими трубопроводами оказалось невозможно, поэтому опасную зону залили битумом, а саму лодку затопили в Карском море, подальше от городов, в 1982 году. Много позже, уже в 2010-е годы, Росатом, получивший в наследство от славного советского прошлого все многообразие «ядерных капсул времени», неоднократно заявлял о проработке проекта подъема и утилизации корабля более современным способом, но эти планы пока не реализованы.

К девяностым годам ситуация стала критической. Один только СССР построил около двухсот пятидесяти атомных субмарин, из которых утилизации к этому моменту подлежало уже почти двести; в США к 1994 году было построено 180, а в очереди на утилизацию стояло 80. А специальные хранилища оказались забиты высокоактивными отходами еще раньше, и уже в 1982 году на 569-й береговой технической базе на Кольском полуострове произошла серьезная авария. По воспоминаниям Анатолия Сафронова, одного из руководителей ликвидации, складирование отработанного ядерного топлива (ОЯТ) производилось крайне специфическим образом:

«Когда я впервые зашел в хранилище, ужаснулся. Подобного кошмара не видел в жизни никогда и не представлял, что такое может быть. Представьте себе огромное здание без окон, окрашенное в черный цвет, стоящее на скале среди сопок. Въезд в здание № 5 украшали полусорванные с петель огромные ворота, деформированные перевозящими ОЯТ автомобилями. Внутри здание было разрушено, электрооборудование в аварийном состоянии, через крышу здания во многих местах можно было любоваться северным сиянием».

Методы борьбы с протечкой из бассейна, где лежало ОЯТ, были тоже своеобразные. В той же книге «Ядерная губа Андреева» сказано:

«В феврале 1982 года потек правый бассейн в хранилище здания № 5. Чтобы ликвидировать эту течь, начальник штаба БТБ предложил засыпать в бассейн 20 мешков муки, т. е. „заклеить“ трещину мучным тестом. Естественно, что это решение к ожидаемому результату не привело. Течь продолжалась».

В другом источнике, воспоминаниях руководителя аварийно-восстановительных работ В.А. Перовского сказано, что «протечки в виде моросящего дождя шли по всему основанию бассейна». А на фотографиях из «Ядерной губы Андреева» видно, что контейнеры с ОЯТ в хранилище были буквально свалены кучами.

Ликвидация этой аварии и перегрузка ОЯТ заняла несколько лет. Часть топлива была отправлена на переработку, а часть сгрузили в новое хранилище, но последнее было построено в качестве временного, и окончательно вопрос безопасного хранения высокоактивных отходов до сих пор не решен. С 2017 года ОЯТ из губы Андреева вывозят на «Маяк» для утилизации, и, согласно планам Росатома, на окончательную ликвидацию объекта потребуется около десяти лет.

Комплекс хранения и переработки ядерных отходов в американском Хэнфорде тоже нельзя назвать беспроблемным местом. Год назад там произошел обвал на стыке двух подземных тоннелей в хранилище, а одну из цистерн для хранения жидких отходов пришлось вывести из эксплуатации и закрыть из-за протечек — правда, руководство комплекса утверждает, что опасная жидкость не просочилась за пределы внешней оболочки. Баки, которые использовались в 1940-е и 1950-е годы, текли постоянно, а к 1989 году территория комплекса была буквально нашпигована отходами. По данным общественной организации Hanford Challenge, очистить это «самое загрязненное в Западном полушарии место» обойдется в 115 миллиардов долларов, а работа займет несколько поколений.

Хранилище отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов в губе Андреева (бывшее хранилище ОЯТ атомных подводных лодок Северного флота). Фото: Лев Федосеев / ТАСС

Если говорить о подлодках, то реализуемая в России при международной поддержке программа их утилизации по крайней мере уберет наиболее опасные источники заражения. В США и Британии атомные подлодки тоже списывают, и есть основания считать, что рано или поздно большая часть ОЯТ вкупе с самыми облученными деталями окажется глубоко под землей.

Cложнее обстоит дело с безопасной утилизацией отходов ядерной энергетики, и дело тут не только в их количестве. Так, до сих пор не решен вопрос перехода на реакторы-размножители (это теоретически может сократить число отходов и позволит применять уран-238 вместо куда более дорогого урана-235), хотя соответствующие технологии разрабатывались с самого начала ядерной эры. Первые военные реакторы делались именно для переработки урана-238 в плутоний-239, но программы ядерного вооружения получали несравненно больше ресурсов в сравнении с задачей создать ядерный цикл с минимальным числом отходов и возможностью использовать топливо подешевле.

Ядерный полет

В завершение стоит рассказать о проекте, который дошел до испытаний, но от которого отказались из-за радиационных рисков. Как несложно догадаться, закрытие военной программы с такой формулировкой в 1960-х годах означало что-то совсем запредельное, и проект ядерного летательного аппарата действительно оказался перебором даже по меркам того времени.

Ядерный реактивный двигатель представлял собой реактор, разогретый до очень высокой температуры. В него с одной стороны поступал холодный (и пока что чистый) воздух, а с другой стороны на большей скорости выбрасывалась струя раскаленного воздуха с изрядной примесью потихоньку разваливающейся от температурной нагрузки активной зоны. Самолет, оставляющий за собой радиоактивное заражение, планировалось применять для доставки ядерных боеприпасов к противнику. Конструкторы предполагали, что он сможет развивать сверхзвуковые скорости даже на малых высотах и за счет этого уходить от противовоздушной обороны.

Программа «Плутон» в США дошла до испытаний двигателя, поставленного на железнодорожное шасси, — в 1961-м он проработал несколько секунд, а в 1964-м — все пять минут. Однако в том же 1964-м руководство Пентагона решило отказаться от проекта в силу трех причин: во-первых, у армии уже были баллистические ракеты, во-вторых, создание крылатой ракеты с ядерным двигателем могло подтолкнуть СССР к разработке чего-то похожего и вывести гонку вооружений на еще более опасный уровень, а в-третьих, запуск ядерного аппарата неизбежно оставлял радиоактивный след и на своей территории.

О создании — или по меньшей мере разработке — такого оружия упомянул президент России Владимир Путин во время своего выступления 1 марта 2018 года. О том, как проходят испытания, куда именно падают реакторы и сколько радионуклидов попадает в атмосферу, в открытых источниках не сообщается.

Алексей Тимошенко (“Чердак”)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *