Главнаянадувные моторные лодкиКарта сайта
The English version of site
rss Лента Новостей
В Контакте Рго Новосибирск
Кругозор Исследователи природыПолевые рецепты Архитектура Космос Экспедиционный центр
Библиотека | Статьи

Субподрядное соглашение

в рамках

EARLY BIDDABLE PACKAGE “D”

SIP-03-1-D01

CLIENT/EBP CONSULTANT SERVICES

AGREEMENT ОТ 15 ОКТЯБРЯ, 1998

между

Государственным специализированным предприятием

ЦЕНТР ПЕРЕРАБОТКИ И ЗАХОРОНЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ “Техноцентр” (ТЦ)

Украина, 255650, Киевская обл.,

г. Чернобыль, ул Советская, 41

как членом Консорциума ТЕХНОЦЕНТР и

Российским научным центром “Курчатовский институт ” (КИ)

Российская Федерация, 123182,

г. Москва, ул.Курчатова, 46

Фрагменты активной зоны

Work materials to Sub WBS 1.3.03.20, 1.5.02.15.

Work manager Checherov K.P.

November 1999


Оглавление


1. Расположение ФАЗ в непосредственной близости от 4-го блока и их перемещения при проведении мероприятий по ЛПА.

1.1. Крыши

1.2. ФАЗ в каскадной стене ОУ

2. Фрагменты активной зоны на поверхности развала 4-го блока

2.1. Фрагменты активной зоны в Центральном зале

2.1.1 Центральный зал до аварии

2.1.2. Центральный зал после аварии и мероприятий по ЛПА

2.1.3. Исследования Центрального зала до сооружения объекта "Укрытие"

2.1.4. Исследования Центрального зала после сооружения объекта "Укрытие"

2.1.5. Оценка расположения и количества ФАЗ в ЦЗ.

2.2. Перекрытия северных барабан сепараторов

2.3. Перекрытия южных барабан сепараторов

2.4. Потолочное перекрытие пом. 1000/6,5, 915/3 и 917/5.

3. Фрагменты активной зоны в помещениях 4-го блока

3.1. Помещения 4-го блока

3.2. ФАЗ в шахте реактора и в подаппаратном помещении 305/2.

4. Заключение

5. Литература

6. Рисунки


Фрагменты активной зоны 4-го блока ЧАЭС после аварии


На момент аварии ядерное топливо 4-го блока можно разделить на следующие группы по месту расположения:


· в активной зоне реактора,


· "отработавшее" топливо в бассейне выдержки,


· "свежее" топливо на стендах развески в центральном зале


· "свежее" топливо в помещении подготовки "свежего" топлива


· одна ТВС в скафандре РЗМ (по утверждению Пряничникова В.А.).


Ядерное топливо второй и третьей группы значительных перемещений не претерпело и было обнаружено в дальнейшем на своих местах. ТВК из помещения подготовки "свежего" топлива были извлечены, деформированы, порезаны и хранятся вне ОУ. С ядерным топливом активной зоны произошли кардинальные изменения. В настоящей работе рассматриваются результаты механических перемещений этого ядерного топлива и конструктивных элементов активной зоны реактора 4-го блока.


В результате процессов протекавших во время развития аварии, модель которых изложена в работах /1,2,3/ , наиболее мелкие частицы материалов активной зоны, в том числе и ядерного топлива и графита были выброшены в атмосферу и частично выпали на территориях, начиная с ближайшего к станции леса до Арктики. Фрагменты, движение которых определялось взрывной волной, упали на территориях ЧАЭС, от разрушенного блока до пруда-охладителя.


Под фрагментами активной зоны (ФАЗ) подразумеваются части элементов конструкции и материалов из которых она была выполнена, реактора РБМК-1000 4-го блока Чернобыльской АЭС, которые образовались в результате процессов протекавших при запроектной аварии 26 апреля 1986 г. При этом линейные размеры фрагментов условно составляют не менее 1 мм (т.е. исключаются пылевидные частицы), а сами материалы не расплавлялись (т.е. ФАЗ не включают в себя лавообразные топливосодержащие массы и другие расплавы) и не растворялись (т.е. ФАЗ не включают в себя воды находящиеся в ОУ). Материальный состав ФАЗ определяется составом конструкционных материалов активной зоны: ядерное топливо, оболочки и конструкции несущих элементов ТВК, технологические каналы, каналы охлаждения отражателя, графит кладки реактора, металлоконструкции схемы КЖ, а также тепловой защиты схем ОР и Е.


При работах по ЛПА с ФАЗ проводили следующие основные действия:


1. Сгребание и перемещение вместе с верхним слоем грунта.


2. Вывоз ФАЗ вместе с грунтом, строительным мусором, фрагментами строительных конструкций 4-го блока в могильники за территорию промплощадки. Это, как правило, небольшие фрагменты не позволяющие идентифицировать их, размером до нескольких сантиметров.


3. Засыпка различными материалами (песок, щебень) и заливка бетоном на промплощадке и в помещениях 4-го блока. Мелкие и средние фрагменты в непосредственной близости от блока.


4. Очистка крыш 4 и 3 блоков осуществлялась сначала сбором, а затем и соскребанием слоя гудрона с последующим помещением материалов в контейнеры и захоронением в могильники. Часть из них, по неофициальным данным, вывозилась в могильники, вне территории ЧАЭС, а часть устанавливалась в каскадную стену и бетонировалась.


5. С участков крыши, непосредственно примыкающих к развалу реактора и площадок трубы, ФАЗ сбрасывались в развал реактора в трех местах, показанных на фотографии (рис.1.3).


6. ФАЗ попавшие на поверхность развала 4-го блока и в помещения как полуразрушенные, так и целые были частично засыпаны материалами сброшенными с вертолетов.


7. ФАЗ, оставшиеся в шахте реактора и попавшие в подаппаратное помещения (305/2).


В данной работе обобщается имеющуюся информация и дается оценка мест расположения и количества ФАЗ.


1. Расположение ФАЗ в непосредственной близости от 4-го блока и их перемещения при проведении мероприятий по ЛПА.


В результате аварии активная зона реактора была разрушена полностью и топливосодержащие фрагменты активной зоны ТВС и ТВЭЛов а также графит, фрагменты канальных труб и др. ФАЗ были выброшены в окружающее пространство.


Сотрудники ЧАЭС шедшие на работу утром 26 апреля 1986 г обнаружили ФАЗ на территории ЧАЭС, о чем есть многочисленные показания свидетелей. Прежде всего это были куски графита и графитовая пыль, в некоторых местах было скользко идти от графита покрывавшего асфальт. На одной из ранних фотографий (рис. 1.1) хорошо видны следы распыленного графита вокруг отверстий от выбитых взрывом железобетонных плит в стенах блока. Графитовая пыль покрывала все поверхности полов, потолков, стен и оборудования внутри 4-го блока.


При обследовании кровель 4, 3, 2 и 1 блоков (имеющие общую крышу машзалов) было обнаружено, что ФАЗ долетели до крыш 2 и даже 1 блоков. Мелкие ФАЗ (размером - единицы см.) отлетели и на большие расстояния. Рыбаки и милиционеры стоящие на берегу пруда охладителя, в момент аварии, отметили падение в воду небольших кусочков [4] . В воспоминаниях Димитрова [5] отмечено обнаружение фрагмента твэла возле столовой на острове. Таким образом разлет ФАЗ в направлении северо-восток, восток, юго-восток, зафиксирован на расстоянии до 1200-1600 м.


Из-за сложной радиационной обстановки и срочности проведения работ по дезактивации территории станции никаких работ по оценке количества упавших ФАЗ, на промплощадке, кровлях, помещениях 4-го блока, не проводилось.


Инженерные войска выполняя поставленную перед ними задачу проводили очистку и дезактивацию территории ЧАЭС сгребая загрязненный грунт и вывозя его в могильники, укладывая бетонные плиты, бетон и асфальт. В непосредственной близости от разрушенных с севера и запада стен 4-го блока обломки сгребались к стенам засыпались щебнем и заливались бетоном. Следы такой деятельности хорошо видны на фотографии (рис.2.1.). Загрязненный грунт сгребался к завалу возле здания ВСРО и заливался бетоном. Фрагменты попавшие в транспортный коридор были забетонированы в ходе строительства "Укрытия".


В результате обследования состояния 4-го блока сразу после аварии наиболее крупные скопления ФАЗ были обнаружены в следующих местах (рис.1.2).

1. Крыша блока "В".

2. Площадки вентиляционной трубы 3-го и 4-го блоков.

3. Крыша блока ВСРО.

4. Центральный зал.

5. Крыша 3-го блока ЧАЭС.

6. Крыша деаэраторной этажерки.

7. Крыша машзала.

8. Щель между лестнично-лифтовым блоком и деаэраторной этажеркой (на отметке 39.50).

9. Потолочное перекрытие пультовой РЗМ.

10. Потолочное перекрытие (крыша) помещения северных барабан-сепараторов.

11. Потолочное перекрытие (крыша) помещения южных барабан-сепараторов.

12. Потолочное перекрытие (крыша) помещения 1006/5,6 - обслуживания барабан-сепараторов.


В результате предпринимаемых мер по ликвидации последствий аварии и сооружения объекта "Укрытие" кардинально изменилось состояние всех скоплений фрагментов активной зоны находящихся в непосредственной близости от 4-го блока. В первую очередь это наиболее крупные скопления:


1.1. Крыши


Наиболее крупное скопление ФАЗ вне помещений 4-го блока находилось на крыше вентцентра и площадках трубы. ФАЗ, летевшие в восточном и юго-восточном направлениях, ударились о трубу образовав характерную "тень" на крыше. На фотографии (рис. 1.3.) видны ФАЗ на крышах.


Крыши 3-го блока, ВСРО, машзала, деаэраторной этажерки, блока "В", площадки вентиляционной трубы были очищены воинскими подразделениями. Часть фрагментов собиралась в контейнеры, которые потом устанавливались в каскадную стену и бетонировались, часть сбасывалась в разрушенные помещения 4-го блока, смывалась струями воды. На фрагментах фотографий (рис. 1.4.) хорошо видны результаты деятельности по смыву графита, покрывающего крыши стуями воды, из брандспойтов. На первой фотографии видно начало этой работы, на второй - крыша полностью очищена.


По данным генерала Тараканова, руководившим очисткой части крыш [6] , были выполнены следующие работы.


· сбор и удаление с кровли графитовых блоков в развал реактора (ориентировочный объем составил 15-20 тонн),

· удаление тепловыделяющих сборок,

· сбор кусков ТВЭЛов из циркония и стальных конструкций,

· очистка кровли от мелких радиоактивных продуктов.

· промывка площадки гидромонитором.

К работе военные подразделения приступили 20.09.86 г. На фотографии (рис. 1.5.) показано, в каких условиях выполнялись эти работы.

Из данных опубликованным генералом Таракановым можно оценить количества ФАЗ выброшенных на очищаемые крыши:

«Оперативная сводка за 20 сентября 1986 г.

В работах участвовал 554 инженерный позиционный батальон в количестве 168 человек.

За время работ в зоне "Н" выполнено задание:

· собрано и сброшено радиоактивного графита в развал реактора - 8.36 т,

· извлечено и сброшено две тепловыделяющие и полуразрушенные сборки общим весом - 0.5 т.

· собрано и сброшено в развал реактора около 200 кусков ТВЭлов и др. металлических предметов общим весом около 1 т.»

«21 сентября 1986 г.

К работам были привлечены 347 инженерно-дорожный полк в количестве 108 чел., 554 инженерный позиционный батальон в количестве 99 чел, 25 бригада - 50 чел, 339 инженер-дозорный полк - 50чел.

В зоне "Н" полных сборок не было, но половинки в 1/3 и менее насчитывалось 50-60 шт.

Оперативная сводка за 21 сентября 1986 г.

В работах участвовал 554 инженерный позиционный батальон в количестве 168 человек.

За время работ в зоне "Н" выполнено задание:

· всего собрано и сброшено в развал реактора - 12.2 тонны графита,

· извлечено и удалено в развал реактора две ТВС, общим весом - 800 кг.

· 136 кусков ТВЭлов общим весом около 850 кг.»

«22 и 23 сентября 1986 г.

Работы продолжались в зоне "Н". В эти дни были привлечены войска:

· 40 полка химической защиты в количестве 102 чел.

· 293 отдельного механизированного полка Гражданской обороны в количестве 212 чел,

· 345 отдельного батальона химической защиты 106 чел.,

· 26 бригада 50 чел.»

«Оперативная сводка за 22 и 23 сентября 1986 г.

· собрано и удалено графита, в развал реактора - 12.8 т,

· извлечено и удалено в развал реактора разрушенных ТВС - 15 шт., общим весом - 2.2 т,.

· собрано и удалено ТВЭлов - 70 шт., общим весом около 0.4 т.»

«Всего из зоны "Н" было удалено и сброшено в развал реактора 4 энергоблока:

· графита 28.76 т,

· тепловыделяющих сборок (полуразрушенных) 17 шт. общим весом 4.5 т.

· ТВЭЛов (кусков) 406 штук, общим весом 2.25 т.

· Прочих отходов 1.1 т.»

На фотографии (рис.1.3) показаны крыши, которые были очищены. Стрелками обозначены направления сброса ФАЗ. При этом сброшенные ФАЗ находятся там до сих пор.

Очистка трубных площадок.

«Оперативная сводка за 24 сентября 1986 г. Общий объем выполненных работ составил:

· сбор и удаление радиоактивно зараженного графита (целые по 50 кг и отдельные кускт) 8.5 т,

· сбор и удаление кусков ТВС - 11 шт. общим весом 1.5 т,

· сбор и удаление кусков ТВЭЛов (куски) 100 шт. общим весом 0.3 т.»

«Оперативная сводка за 25 сентября 1986 г. Объем выполненных работ составил:

· сбор и удаление графита 8.6 т,

· удаление сборок - целых -2, половинок и четвертей более 10 шт. общим весом 2.7 т,

· сбор и удаление кусков ТВЭЛов (куски) 120 шт. общим весом 0.2 т.»

«2, 3, 4, 5 трубные площадки.

Общий вес радиоактивных продуктов сброшенных с площадок составил 1.5 т.

Из зоны "М" сброшено в развал около2 т радиоактивных продуктов.


Таблица 1


Данные по итогам выполненных работ в особо опасных зонах "Н", "М", и 1, 2, 3, 4 и 5 трубных площадок.


Зона Виды и объем работ выполненных войсками Виды и объем работ выполненных техникой
Сбор и сброс графита,т. Сбор и сброс ТВС,
шт/т.
Сбор и сброс ТВЭЛов, шт/т. Сбор и сброс прочего,т. Гидро-монит-орами,т. СТР-1,т. Ручные пожарные стволы,т.
"Н" 28.76 17/4.5 406/2.25 1.1 - - -
1-я трубная площ. 17.1 2.1/4.2 220/0.5 - - - -
"М" 74.0 70.0/11.5 900/3.2 3.5 1.5 0.8 0.5
2, 3, 4, 5 трубные площ. 3.5 - - - - - -
Итого: 123.6 108/20.2 1526/5.9 4/6 1.5 0.8 0.5

Общий вес продуктов выброса удаленных из зон "Н", "М", и трубных площадок 1, 2, 3, 4, 5 (общей площадью около 2400 кв. м) составил 156.86 тонн.


Следует отметить, что в 1986 г были в основном, очищены крыши от крупных фрагментов, в районе трубы и трубные площадки, при этом оставшиеся мелкие фрагменты создавали достаточно высокий гамма-фон, составлявший в 1990 г в некоторых местах до 140 р/ч. Мелкие куски графита и других ФАЗ сдувались ветром с площадок венттрубы и загрязняли крыши 3 и 4 блоков. В октябре 1990 г на крышах можно было собрать фрагменты твэлов показанные на фотографии (рис.1.6.). Полная очистка технологических площадок венттрубы была проведена сотрудниками ОУ, под руководством и непосредственном участии А.А.Корнеева только в 1997 году, что поволило снизить гамма-фон до единиц р/ч (рис.1.7.).


В 1986 г. основная масса ФАЗ была сброшена с крыш в развал 4-го блока, о чем свидетельствует куча (в основном графита) высотой около 6 метров, у восточной стены центрального зала. Расчетная оценка объема этой кучи около 200 м куб и массы 300 т, позволяет предположить, что она образована как при падении ФАЗ при взрыве, так и сброшенными с крыш ФАЗ. Фон от этой кучи (1990-1991 гг.) был незначительный (для центрального зала) 200-300 р/ч, что свидетельствует о преобладании в ней графита и сравнительно малого количестве ядерного топлива в ней.


Приведенные Таракановым объемы ФАЗ сброшенных с крыш достаточно правдоподобны (хотя его представления о ТВС и ТВЭЛах явно ошибочны), но никаких более точных оценок, а тем более взвешивания при этих работах не проводилось.


С остальных крыш ФАЗ, прилипшие к битуму, которым крыши были покрыты, соскабливались (рис.1.8.) с дальнейшим сбором в контейнеры, которые (возможно часть) устанавливались краном в тело каскадной стены и бетонировались. В этих работах успешно использовались дистанционно управляемые устройства, некоторые из которых показаны на снимках, (рис.1.9.), (рис.1.10.) и (рис.1.11.).


1.2. ФАЗ в каскадной стене ОУ


Каскадная стена (рис.1.12.) создана при стоительстве ОУ на месте завала (рис.1.13.) обазованом обломками строительных конструкций здания 4-го блока и здания САОР, а также разрушенного оборудования балонной САОР.


Каскадная стена до сих пор является недостаточено изученным объектом, потенциально содержащим некоторое количество ФАЗ. Анализ документов, фотографий, видеоматериалов 1986 г, а также результатов бурения исследовательских скважин [7] позволяет говорить о противоречивости и недостаточной обоснованности оценок количеств ФАЗ, попавших в завал в результате аварии. В частности:


1. Справка Рябева Л.Д. 5%


2. В « Решении о радиоактивном завале у 4 блока ЧАЭС» Правительственной комиссии от 10.06.86 сказано следующее: "Радиоактивные отходы, обломки конструкций и участки почвы, собираемые на территории ЧАЭС вблизи блока N 4 и N 3, удалять за сооружаемую защитную стену в завал для последующего захоронения в едином могильнике вместе с аварийным IV блоком."


3. В 1990 г сотрудниками КЭ при ИАЭ при при подготовке планов бурения скважин в каскадную стену были изучены видеосъемки завала 1986 г., с северной стороны (ИАЭ им И.В.Курчатова, выполнено Кузнецовым Н.Н.) и с восточной стороны (НИКИЭТ, выполнено Жуковым Н.В.). Было установлено, что баллоны САОР сорваны со своих мест, оценены высотные отметки, на которых скважины пересекут поверхность завала, но не было обнаружено видимых ФАЗ. По этим видеоматериалам была построена схема (рис.1.14.) завала.


С целью проверки наличия ФАЗ в завале, в программу буровых работ было заложено несколько серий скважин, на различных высотных отметках. Удалось выполнить только первую серию из 9 скважин на отметках в районе 1-3 метров из пом.01/3.


Одной из задач этих скважин было прохождение поверхностного слоя завала в осях Э-Ф и проведение в них измерений, позволяющих оценить количество ядерного топлива попавшего в завал в результате аварии. Проведенные измерения гамма поля в скважинах СК2.1-116, СК3.1-114, СК3.1-114а, показали уровень гамма-поля менее 1 р/ч [8].


Таким образом экспериментально до настоящего времени не было обнаружено значимых количествах ФАЗ попавших в завал в результате взрыва. Оценку 1986 г "...не более 1% общего начального количества топлива..." подтвердить или изменить в сторону увеличения не удалось, тем более оценку 5%.


До сих пор речь шла только о ФАЗ выброшенных в завал взрывом. Рассмотрим теперь попадание ФАЗ в каскадную стену в результате работ по ЛПА. Об этом свидетельствуют имеющиеся документы (см. Решение Правительственной комиссии), показания очевидцев и фото и видео материалы. Однако на снимке (рис.1.15.), запечатлевшем сооружение верхнего уступа Каскадной стены видно, что в тело Каскадной стены уложены не контейнеры с радиоактивными отходами, а металлоконструкции предназначенные для заполнения объема. В то же время есть данные, что часть контейнеров с радиоактивными отходами собранными на крышах вывозилась в могильники вне территории ЧАЭС. К сожалению документов, содержащих данные о количестве ФАЗ помещенных в контейнеры и далее в каскадную стену обнаружить пока не удалось. Необходимо учитывать, что ФАЗ в процесссе очистки поверхностей смешались с грунтом, битумом и другими материалами и распределились в этом строительном мусоре достаточно равномерно.


Достаточно надежно оценка количества ФАЗ в Каскадной стене может быть получена только при реализации программы бурения скважин. После его проведения и выполнения измерений гамма-поля можно будет сделать более точные оценки количества ФАЗ в каскадной стене.


При рассмотрении вопроса о количестве ФАЗ в касадной стене следует отметить следующие особенности врыва и разлета ядерного топлива в разлчных видах. Выше отмечалось, что под ФАЗ подразумеваются именно фрагменты, а не пылевидные частицы ядерного топлива, размером менее 1 мм. В то же время исходя из модели развития аварии ясно, что значительное количество топлива диспергировалось и осело на образовавшихся обломках и поверхностях в непосредственной близости от 4-го блока. Именно это диспергированное топливо и формировало гамма-поля вокруг блока в 1986 году.


По оценкам специалистов ИАЭ им. И.В.Курчатова, выполненных в 1986 г. на основании измерений гамма-полей вокруг 4-го блока в завале находится не более 1% общего начального количества топлива в аварийном блоке [9] . Это составляет около 2100 кг UO 2 .


Таким образом завал объемом около 16600 м куб [10] и весом 33200 тонн, содержащий 1% ядерного топлива, т.е около 2100 кг. UO 2 можно рассматривать спустя 10 лет после аварии, как скопление низкоактивных отходов с содержанием радиоактивных материалов менее 0.01%.


Как видно из представленной фотографии, основная масса металлоконструкций, помещамая в Каскадную стену не являлась контейнерами с радиоактивными отходами, что также не подтверждает наличие значимых количеств ФАЗ в теле Каскадной стены.


В отчете [10] упомянуто, что содержание урана в воде из устья скважины СК2.1-116 в пом 01/3 "...косвенным образом свидетельствуют о присутствии в "завале" под каскадной стеной значительных количеств ядерного топлива.". При этом возникает ряд вопросов на которые этот и упомянутые в нем иные отчеты не дают ответа.


1. Что значит "значительное количество" - 1 тонна, 10 тонн или 100 тонн?


2. Маршруты водопотоков в ОУ до сих пор не изучены, поэтому нет достоверных данных о путях движения воды истекающей их устья скважины СК2.1-116. Бурение каскадной стены показало, что материал ее составляющий достаточно рыхлый, поэтому в скважину может попадать вода просачивающаяся с верхних отметок 4-го блока, в том числе из центрального зала.


3. В отчете нет модели процесса перехода урана из частиц топлива в водорастворенное состояние. Но логика подсказывает, что частицы диспергированного топлива находящиеся на поверхности фрагментов образовавших завал будут гораздо эффективней включаться в процессы водорастворения, чем ядернон топливо сохранившихся ТВС, твэлов и даже скоплений ЛТСМ (связь которых водяными потоками с КС не обосновывается никакими наблюдениями).


4. Нет описания методики определения количества урана в воде.


Исходя из этого можно сделать заключение, что на настоящий момент нет достоверных данных о наличии в завале под каскадной стеной скопления ФАЗ. Мало того, полученные данные по гамма-измерениям свидетельствуют об отсутствии ядерного топлива в завале в обнаруживаемых количествах. Это означает, что оценка 1986 г сделанная на основании измерения гамма-полей о наличии в завале не более 1% ядерного топлива остается в силе, как наиболее пессиместическая. Для получения данных о наличии ФАЗ в каскадной стене необходимы дополнительные исследования - бурение скважин и проведение в них измерений.


В то же время после сооружения ОУ ФАЗ находящиеся в завалах, на месте разрушенных верхних помещений и в сохранившихся помещениях практически остались на своих местах.


В настоящее время можно сделать следующие оценки по ФАЗ попавшим в результате аварии на крыши блоков и в район завала возле северной стены 4-го блока.


1. Со всех крыш ФАЗ удалены почти полностью и перемещены внутрь Объекта "Укрытие" и могильники. Количество ФАЗ составляет 156.86 тонн из них графита - 123.6 т, фрагментов ТВС и ТВЭЛ - 26.1 т и прочего - 2.56 т.


2. ФАЗ находившиеся в завале остались на своем месте, к ним добавились ФАЗ, которые сгребались с верхним слоем грунта в непосредственной близости от завала и ФАЗ собранные в контейнеры. Считая, что поверхностное распределение ФАЗ совпадает с распределением ядерного топлива (если во время аварии, по неустановленным причинам не происходила сепарация ядерного топлива и конструкционных материалов активной зоны), можно принять, что общее количество ФАЗ пропорционально количеству ядерного топлива и составляет 1% массы активной зоны что соответствует около 18 т графита и около 2 т UO 2 .


2. Фрагменты активной зоны на поверхности развала 4-го блока


Под помещениями ОУ будем понимать разрушенные, частично поврежденные и уцелевшие помещения 4-го блока, которые оказались пари сооружении «саркофага» внутри ОУ. При обследовании помещений 4-го блока в течении 1988-1991 годов ФАЗ были обнаружены в самых разных местах, но работ по сбору и систематизации данных о местонахождении ФАЗ и их количестве не проводилось. В результате аварийных процессов и мероприятий по ЛПА (в основном сбрасывания с вертолетов различных материалов) внутри 4-го блока сформировалось расположение ФАЗ, которое сохраняется и на настоящий момент. На плане 4-го блока это прежде всего поверхность в строительных осях 40-58 и рядах А-Т, которую мы можем видеть на фрагменте фотографии (рис. 2.1.) и которая состоит из завала строительных конструкций помещений находившихся ранее на верхних отметках 4-го блока и вертолетной засыпки. Фотографии дают представление о характере разрушений и материалах лежащих на этой поверхности (рис 2.2-2.6).


1. Вид с востока на запад, на перекрытия южных барабан-сепараторов.

2. Вид с юга на север в район сброса ФАЗ с крыш в развал

3. Вид на ЦЗ с юго-востока на северо-запад

4. Вид на ЦЗ с северо-запада на юго-восток

5. Вид на ЦЗ с юго-запада на северо-восток

На поверхности развала можно выделить следующие основные зоны:

1. Потолочное перекрытие (крыша) помещения северных барабан-сепараторов 804/4.

2. Центральный зал пом. 914/2.

3. Потолочное перекрытие (крыша) помещения южных барабан-сепараторов 804/3.

4. Потолочное перекрытие пом. 1000/6,5, 915/3 и 917/5.


Рассмотрим каждую из этих зон.


2.1. Фрагменты активной зоны в Центральном зале


2.1.1 Центральный зал до аварии


Пол центрального зала (ЦЗ) находится на отметке 35.5м в строительных осях И-Н, 40-49 и занимает площадь 1130 м кв. Вид ЦЗ показан на фотографиях (рис. 2.7.) и (рис. 2.8.). При штатной работе блока в ЦЗ проводятся различного вида работы с активной зоной реактора: загрузка в технологические каналы тепловыделяющих сборок (ТВС), перегрузка ТВС из одного канала в другой, выгрузка отработанных ТВС в бассейны выдержки, установка каналов с датчиками контроля энерговыделения, ионизационных камер. В реакторе размещены 1661 технологический канал (в работе были 1659), 227 каналов СУЗ и 156 каналов охлаждения отражателя. Для проведения работ со "свежим" топливом в ЦЗ смонтирован узел развески, в состав которого входят площадки и лестницы для осмотра и контроля развешенных каналов. Узел развески расположен вдоль торцевой (восточной) стены ЦЗ по оси 48 и обслуживается краном центрального зала. Кроме того в ЦЗ размещена разгрузочно-загрузочная машина (РЗМ) для выгрузки и загрузки тепловыделяющих сборок, передвигающаяся с помощью моста.


Операторская РЗМ находится на отметке 43 м в западном торце ЦЗ (в осях 49-50). С севера и юга к ЦЗ примыкают боксы барабан-сепараторов (пом. 804/3,4).


В полу ЦЗ расположены технологические люки в помещения обслуживания реактора - бассейны выдержки отработанного топлива (северный и южный), ремонтные шахты, транспортный коридор и другие. [11].


2.1.2. Центральный зал после аварии и мероприятий по ЛПА


В результате обследования 4-го блока было установлено, что активная зона в шахте реактора (пом. 504/2) отсутствует ( рис. 2.9). Часть активной зоны была обнаружена на кровлях 4-го и 3-го блоков и блока В. Часть графитовой кладки и других ФАЗ оказалась в центральном зале 4-го блока, особенно у восточной стены, на верхних отметках бывшего вентцентра, на перекрытиях помещений барабанов-сепараторов.


Металлоконструкция обечайки активной зоны (схема "КЖ") завершила свое движение на завале строительных конструкций и ФАЗ в центре ЦЗ (осях 43-45), а частично (это требует уточнения), у восточной стены центрального зала на расстоянии более 35 м от первоначального положения в шахте реактора.


Как было установлено в 1989 г. при исследовании центрального зала (схема ЦЗ рис.2 .10), схема "Е" стоит, как бы, на ребре под углом около 15 град. от вертикали, опираясь на северо-востоке на металлоконструкции боковых цилиндрических баков биологической защиты (схемы "Л" и "Д"), а на юго-западе на железобетонную плиту, прижатую металлоконструкцией схемы "Е" к металлоконструкциям схем "Д" и "Л". Нижняя кромка схемы "Е" находится, примерно, на уровне отметки 25 м, а верхняя - на отметке ~ 43 м, т.о. геометрический центр схемы "Е" поднят, примерно, на 5 м по сравнению с его доаварийным положением. Вид ЦЗ на фотографии ( рис.2.11). Практически все пространство между металлоконструкциями схемы "Е" и схем "Д" и "Л" на северо-западе заполнено верхними трактами наращивания, спутанными пучками трубопроводов пароводяных коммуникаций и трубками контроля целостности технологических каналов. Центральная часть бывшей нижней поверхности схемы "Е".(по плоскости, которая соответствовала доаварийной отметке ~ 26,5 м, - верхней горизонтальной плоскости графитовой кладки), выглядит полностью лишенной технологических каналов. Технологические каналы оторваны у самого основания, сохранилась небольшая (около 8%) часть канальных труб по периферийному кольцу схемы "Е" (это каналы охлаждения отражателя), примерно 40 труб свисают со схемы "Е" в реакторное пространство. Схема "Е" на фотографии ( рис.2.12) и ( рис.2.13). Через пробуренные сквозь стены шахты реактора и металлоконструкции схемы «Л» скважины удалось произвести визуальное обследование реакторного пространства, произвести фото- и видеосъемки, измерения мощности экспозиционной дозы и другие измерения.


Как можно видеть на кадрах фото, видео-съемки от отметки 35.5 м, до отметки 49 м стены между ЦЗ и барабанами-сепараторами выломаны и перемещены в сторону середины ЦЗ и в шахту реактора. А верхние части (выше отметки 49 м) монолитных стен помещений барабанов-сепараторов раздвинуты, сломаны и наклонены вовне от середины ЦЗ и наклонены в некоторых местах до горизонтального положения. Шатер ЦЗ из легких навесных панелей и панелей перекрытия полностью разрушен. Стальные фермы поддерживающие кровлю ЦЗ в осях 41 и 42, в результате почти горизонтального ударного воздействия были деформированы так, что максимальный прогиб их получился ближе к ряду М, что согласуется с геометрией выброса графита за венттрубу (биссектриса угла «белой» тени за венттрубой направлена к вершине максимальной стрелы прогиба ферм). Люки шахт, выходящих в ЦЗ, выброшены вверх. От доаварийного пола ЦЗ на отметке 35.5 м сохранилось ~25% (план послеаварийного ЦЗ приведен на ( рис.2.10). Полностью разрушена северная стена помещений северных барабанов-сепараторов (по ряду Р), здание САОР. Но барабаны-сепараторы остались на штатных местах, и внутренняя стальная облицовка тепловой изоляции помещений не прижата к бетонным стенам, как в подаппаратном помещении и помещениях НВК, как это должно было бы быть при минимальном избыточном давлении, а оторвана внутрь помещений. Южная стена южных барабанов-сепараторов отклонилась в сторону деаэраторной этажерки и стены машзала, которые оказались в неустойчивом наклонном состоянии (до 12 град). Во время аварии связанные стальные консольные балки закрепленные горизонтально в стенах южного прочно-плотного бокса, были деформированы, получив прогибы ~0,3 м.


Западная, восточная, северная и южная части ЦЗ и шахта реактора вертолетной засыпкой не покрыты (теперь очевидно, что главный удар "бомбордировки" пришелся на южное помещение барабан-сепараторов и деаэраторную этажерку) и представляют труднопроходимый даже для человека (не говоря о роботах) непрерывный завал из строительных конструкций бывшего шатра ЦЗ, а также элементов разрушенной активной зоны бывшего реактора. РЗМ, пробив нижним торцом скафандра потолок пультовой, переломилась и нависает своей верхней половиной над схемой "Е". Люки в полу ЦЗ северного бассейна выдержки, транспортного коридора и др. сорваны главным образом вверх, а не вниз. Только в шахте ремонта РЗМ оказалась одна створка люка, но и она сначала должна была отвалиться вверх.[2,12,13].


С 27 апреля по 10 мая с вертолетов в развал 4-го блока было сброшено около 5000 т различных материалов. Материалы, содержащие бор (было сброшено около 40 т только карбида бора), должны были активно поглощать нейтроны и стать барьером на пути возникновения СЦР. Часть материалов (глина, песок, доломит) предназначалась для гашения пожара, создания фильтрующего слоя и уменьшения радиаоактивного выброса. Доломит (MgCa)*(CO) , попадая в область высоких температур, должен был разлагаться с образованием двуокиси углерода и тем самым лишить, как предполагалось, горящий графит кислорода. За этот срок было сброшено 800 т доломита, глины и песка - 1800 т. Наконец, последняя составная часть материалов засыпки – свинец, должен был принять на себя выделяющееся тепло, расплавиться, растечься по нижним помещениям реактора и ликвидировать тепловую опасность. Его количество, сброшенное за эти дни - около 2400 т. Сброс материалов продолжался и после 10 мая. Позднее, разбирая рабочие журналы вертолетчиков, удалось установить, что до июля 1986 года было сброшено около 14 тысяч тонн твердых материалов, 140 тонн полимеризующих жидкостей и 2500 т тринатрийфосфата [14]. На фотографии ( рис.2.14) можно видеть общий вид ЦЗ сверху.


При площади ЦЗ около 1130 м кв эти материалы должны были покрыть весь пол слоем толщиной около 4 метров, а при исключении пустой шахты реактора до 7м, визуальная разведка ЦЗ обнаружила, что наиболее крупное скопление материалов засыпки находится у южной стены ЦЗ в осях И-Л, 44-45 и представляет из себя на завале из строительных конструкций - холм, по которому можно подняться из ЦЗ сквозь пролом в стене по ряду И, на перекрытия барабан-сепараторов в районе ряда Ж, и который имеет толщину не более 7 м. Кроме этого на фотографии хорошо видно, что на схему "Е" и в шахту реактора засыпка вообще не попала, это подтверждает и осмотр этих объектов при проведении разведки через скважины и при непосредственном обследовании бывшего реакторного пространства.


2.1.3. Исследования Центрального зала до сооружения объекта "Укрытие"


Исследования ЦЗ, как одного из наиболее важных объектов, начались сразу после аварии. Уже 28 апреля сотрудником НИКИЭТ В.В.Вощевым была проведена видеосъемка ЦЗ с вертолета [15] . На ней можно различить очаги пожара в ЦЗ. К сожалению детальный анализ этого видеоматериала не проводился. Проводилась визуальная разведка при облетах блока на вертолете руководящими работниками и специалистами. Об этом упоминается в различных мемуарах, но информация достаточно субъективна и не документирована, во всяком случае отчеты об этих обследованиях пока не обнаружены.


Из более детальных исследований ЦЗ следует упомянуть получение гамма полей 4-го блока и ЦЗ, в частности, различными методами. Успешным методом явилось сканирование с помощью подвешенного на вертолете экранированного детектора, собиравшего излучение от квадратов со стороной в 10 метров. Так была получена картограмма полей наиболее загрязненных участков и крыш 3-4 блоков (зоны реактора, северного и южного барабанов-сепараторов, деаэраторной этажерки, машинного зала) [16]. Эти результаты были использованы в качестве исходных данных при проектировании объекта "Укрытие [17].


а) Метод наблюдения в ультрафиолете.


Для оценки радиационной обстановки на площадке станции был бы идеален прибор, дающий возможность дистанционно "видеть" источники радиации. Сразу после аварии делались предложения залить площадку жидким сцинтиллятором, свечение которого под действием гамма излучения можно было бы дистанционно фотографировать. Все такие предложения оказывались нереальными из-за дороговизны и отсутствия больших количеств сцинтилляторов. Идея, что "сцинтиллятором" может служить сам воздух, казалась очень обещающей. Для реализации требовался прибор видения в ультрафиолете, который и был оперативно создан. Натурные испытания проводились в двух вариантах: фотографирование отдельных объектов промплощадки с крыши 1-го блока и фотографирование прилегающих к площадке территорий с вертолета.


Метод оказался эффективным при больших загрязнениях (ограничение накладывает фон свечения ночного неба).


б) Коллимированный дозиметр.


Гамма-поле на промплощадке ЧАЭС имело сложную структуру, образованную как многочисленными источниками на загрязненных стенах и крышах, так и рассеянным фоном от развала реактора. Для рациональной организации работ по дезактивации требовались оценки вклада каждого источника в общую МЭД. Для этой цели очень полезными оказались коллимированные дозиметры, которые могли отделить прямое излучения источника, на который они направлялись от рассеянного фона. Данные последовательной "съемки", дополненные компьютерными расчетами, давали возможность определить вклад в МЭД каждого источника, рассчитывать снижение МЭД при удалении каждого источника и оценивать эффективность дезактивационных работ до их проведения. В результате удалось, не проводя неэффективной дезактивации, избежать излишних "дозовых затрат".


Впоследствии усовершенствованная мобильная установка с коллимированным дозиметром очень успешно применялась для оперативного получения детальных карт загрязнений в населенных пунктах.


в) "Гамма-визор".


Настоятельно требовалась диагностика для регистрации ("съемки") ярких источников гамма-излучения на фоне относительно слабого свечения остальной засыпки 4-го блока. В ИАЭ был предложен прибор, в котором жесткое рентгеновское излучение, проходя через входное отверстие камеры-обскуры, поглощалось сцинтиллятором, свечение которого затем усиливалось электронно-оптическими преобразователями, а затем с помощью телекамеры записывалась на видеомагнитофон. На пленке фиксировалось гамма-изображение участка поверхности, которое потом привязывалось к оптическому изображению. Прибор получил название "гамма-визор". Были задействованы различные его модификации: вертолетный, ручной (переносной), автомобильный. С помощью гамма-визора были успешно проведены работы по поиску кусков и пятен повышенной активности внутри помещений и на крышах 3-го и 4-го блоков.


Кроме измерений гамма-полей были проведены тепловые измерения. С помощью американского прибора HEAT SPY PHOTO-SCAN INFRARED THERMOMETER PS-1000, предполагалось при пролете на вертолете над аварийным блоком на высоте 150-200 метров, попытаться дистанционно измерить температуру в районе шахты реактора и развала [18].


11.06.86 удалось провести измерения. Но результат был неожиданным: в районе шахты реактора в центральном зале (ЦЗ) температура была не выше 24 градусов Цельсия, а внешняя поверхность строительных конструкций имела температуру примерно градусов 35, как и температура воздуха. Были выполнены десятки облетов блока - но ни одного района с повышенной температурой обнаружить не удалось. Были проведены измерения 16.06.86 ночью, точнее на рассвете, в расчете на то, что когда поверхность здания остынет, возможно проявятся температурные контрасты и удастся обнаружить более горячие пятна, горячие восходящие потоки. Действительно, ночью температура поверхности строительных конструкций опустилась до 14-15 градусов Цельсия, но наблюдаемая с вертолета поверхность развала и шахта реактора, как и днем, имела температуру всего 24 градуса.


В 1986 г на основании модели развития аварийных процессов, предложенной А.А.Хрулевым, было сделано предположение, что более 96% ядерного горючего осталась в помещениях 4-го блока. Независимое подтверждение могло дать измерение тепловых потоков от нагреваемого радиоактивными распадами топлива. Программа такого эксперимента была утверждена Правительственной Комиссией 10 июля 1986 года и реализована 21-22 июля. Идея состояла в киносъемке дымовых шлейфов над шахтой реактора. Предварительная проверка на вертодроме показала, что воздушная струя от винта вертолета при длине троса с дымовой шашкой порядка 50 метров не искажает шлейфа. Было проведено несколько проходов над реактором.


Киносъемка велась с вертолета сопровождения и с земли. Было установлено, что воздушный поток над шахтой 4-го блока крайне неравномерный. При средней скорости потока 0,25 метров в секунду были обнаружены отдельные струйные потоки, один из них в районе вентшахты с расходом около 150 куб.м. в секунду.


Радиационная и теплофизическая разведка должны были дать данные для проектирования и сооружения "Укрытия" 4-го блока. Одна из важнейших задач состояла в организации контроля на развале реактора. Была разработана программа, получившая название "Буй" по форме диагностических комплексов, которые предстояло разместить вертолетом непосредственно на поверхности аварийного реактора.


Каждый комплекс, весом около 300 кг, размещал 14 датчиков: теплового потока (2), 2 никелевых термометров сопротивления, 2 медных термометра сопротивления (для измерения температуры поверхности), 6 термоанемометров для измерения скорости воздуха с термометром сопротивления и датчик измерения МЭД. Сигналы от датчиков по 250-метровому кабелю поступали на регистрирующие приборы. Десять комплексов-буев было установлено на развале реактора в период 6-18 августа. Сложные условия установки буев и прокладки измерительного кабеля привели к потере работоспособности некоторых детекторов, но 74% всех приборов дали информацию.


Начало строительства укрытия в связи с принятой технологией строительно-монтажных работ определило ограниченный срок функционирования размещенной системы буев и к 17 сентября устойчиво работало только два из них. В середине сентября пять новых буев было установлено с помощью крана "Демаг", что обеспечило большую точность и надежность их размещения. Два буя были установлены непосредственно на боковую поверхность схемы "Е".


Программа "Буй" дала надежные данные о радиационной и температурной динамике развала реактора. Удалось построить карту тепловых потоков над развалом.


Температура поверхности развала за все время наблюдения не превышала 65 градусов, а в некоторых точках совпадала с температурой окружающего воздуха. Нагретая средняя часть развала реактора охлаждается как тепловой диффузией через материалы развала, так и воздушным потоком. Надежно зарегистрирован процесс монотонного остывания реактора, уменьшение тепловых потоков от него и мощности дозы гамма-излучения.


Полученные данные с привлечением температурных измерений были использованы для оценки полного теплового потока и его источник. Строго говоря выносимая воздушным потоком тепловая мощность (около 1 кВт) сама по себе еще не говорит о значительном энерговыделении в шахте реактора. Но в предположении, что единственным источником энерговыделения в 4-ом блоке является ядерное топливо, и при возможности широкого варьирования (порядки) масштаба площади поверхности, ограничивающей источник энерговыделения, были получены результаты расчета не противоречащие предположению о том, что все топливо находится в помещениях блока. К сожалению, результаты обследования 4-го блока с 1988 по настоящее время не подтвердили сделаных в 1986 г оценок, о количестве ядерного топлива оставшегося в реакторе. А анализ метода оценки количества ядерного топлива на основании тепловых измерений показал его слабые стороны [19].


2.1.4. Исследования Центрального зала после сооружения объекта "Укрытие"


После завершения строительства "Укрытия" были проведены исследования ЦЗ с помощью континуальных шнуров сверху - через технологические проходы в трубном накате, с кровли ЦЗ, с востока - через окно и дверь резервной пультовой РЗМ, с юга - с потолочного перекрытия помещения барабан - сепараторов [20, 21, 22]. В дальнейшем исследования ЦЗ проводились с помощью коллимированных гамма-детекторов, визуальным обследованием и проведением фото и видео съемок. В 1988г. был выполнен комплекс работ использующий в работе метод измерения гамма-полей континуальными дозиметрическими шнурами. Были получены данные по распределению интенсивных источников гамма-излучения в ЦЗ. По этой методике были получены дозы гамма-излучения как по вертикали ЦЗ, так и по поверхности вдоль осей 40-45 [23, 24, 25].


В дальнейшем в результате серии экспериментов с континуальными дозиметрическими шнурами были получены данные о радиационной обстановке и распределении крупных источников излучений в ЦЗ 4 блока [26].


Дозиметрические исследования ЦЗ с помощью КДШ позволили построить картины изодоз в вертикальных и горизонтальных плоскостях. На основании анализа полученных данных были сделаны следующие выводы.


Зафиксировано наличие мощного квазиточечного источника излучения между осями Л и М, на отметке около 40 м. т.е. на внутренней стороне самой схемы "Е" (крышка реактора), либо вблизи ее. Изучение полученной картины изодоз в перпендикулярной предыдущей плоскости И"45" - И"49" (шнуры 6, 7, 39, 38, 19, 20, тот же период экспонирования) показывает, что упомянутый источник отстоит от схемы "Е" на несколько метров к востоку, вблизи оси "46"(рис. 2.15).


Объясняется это тем, что при взрыве реактора практически все технологические каналы (ТК) были оторваны и часть из них была обнаружена в различных местах ЦЗ. Сохранились на схеме «Е», главным образом канальные трубы охлаждения отражателя (им дано название – «волосы Елены»). Остатки этих ТВС с топливом являются наблюдаемым источником.


Измерения в той же плоскости, проведенные в марте 1990 г (рис. 2.16), показали, что наряду с закономерным уменьшением со временем МЭД кроме источника "Волосы Елены" проявились два "новых" источника - вблизи осей "45" (37 м) и "47" (39 м). Анализ фотографий южного обрыва и дистанционные визуальные данные позволили полагать, что появление источников явилось результатом локальных обрушений в районе навала конструкций и материалов на несколько метров южнее плоскости И-И, при этом, по-видимому, оголились выброшенные при аварии в этом направлении остатки ТВС. Было сделано предположение, что на достаточно большой площади юго-восточнее шахты реактора имеется топливо, накрытое обвалившейся крышей. Однако непосредственное обследование приямка шахты реактора в юго-восточном квадранте, выявило наличие там только нескольких ТВС.


Изучение картины изодоз в плоскости Л"44" - Л"48" (шнуры 4, 5, 10, 33, 32, 18) позволило выявить источник вблизи оси "44" (36-38 м), названный в дальнейшем - "У бассейна". Его наличие наиболее ярко проявилось при исследовании восточной части ЦЗ (рис. 2.17).


Данные, исследования в плоскости И"48" - Л"46" (шнуры 19, 37, 21, 9, 10) выявили мощный источник, заглубленный на 6-8 м ниже бывшего пола, и, по-видимому, зажатый нижней кромкой схемы «Е» и поверхностью бака биологической защиты (источник "Жерло"). Этот источник в результате коллимирования сложившейся в результате аварии конфигурацией конструкций дает своеобразный гамма-прожектор на фоне общего, сильного гамма-фона.


Рис. 2.18 демонстрирует картину изодоз от протяженного источника, частично экранированного упавшей разгрузочно-загрузочной машиной - РЗМ (источник "С-З пятно"). На отметке около 54 м (оси Л"48") на кромке разрушенной стены по-видимому также имеются остатки ТВС (источник "Западная точка"). Влияние этих источников проявляется и в других, показанных здесь плоскостях, в виде характерного фигурного мотива картины изодоз. В другой серии измерений в координатах Л"49" был зафиксирован источник ("Терраса") на кровле помещения 2005, бывшей операторской РЗМ.


В связи с неясностью природы источника "С-З пятно" были проведены исследования средней энергии гамма-излучения методом поглощающих оболочек. Ранее казалось, что этот источник располагается на вертикальной поверхности западной стены, и предполагалось, что он образован при конденсации паров цезия, выделившегося из расплава зоны. Спектральные данные показали (рис. 2.19) наличие двух усредненных спектральных областей с ε γ1 = 0,05-0,20 МэВ и ε γ2 = 0,70-0,75 МэВ, характерные для излучения набора продуктов деления отработанного топлива по состоянию на май 1989г. Проведенное впоследствии визуальное наблюдение и видеосъемки в северо-западной части ЦЗ выявило наличие там нескольких ТВС.


С другой стороны использование таких спектрометрических гирлянд, расположенных вблизи схемы Е, позволило зафиксировать жесткое гамма-излучение ε γ = 1,2-1,4 МэВ, характерное для активации конструкций реактора в период нормальной эксплуатации.


На рис. 2.20 (см. также таблицу) представлены обобщенные данные по крупным гамма-источникам в западной части ЦЗ. Достаточно большая разнесенность в пространстве большинства из них позволяет грубо оценить условную активность соответствующих гамма-излучателей. Нужно сказать, что сильное самопоглощение гамма-излучения в топливном материале не позволяет по интенсивности локальных источников оценить с достаточной точностью количество топлива.


На рис. 2.21 показано двумерное представление распределении МЭД в восточной части Ц3 в горизонтальной измерительной плоскости, образованной лежащими шнурами, и полученная на его основе картина изодоз. Исследуемая часть зала представляет из себя хаотическое нагромождение обломков упавших стен и кровли, набросы из материалов для подавления очагов аварии, наплыва свежего бетона, натекшего при бетонировании несущих частей "Укрытия", выброшенные из активной зоны части графитовой кладки, элементы ТВС, и внутренних частей оболочки реакторов (например, схема «КЖ»).


Таблица 2


Расположение крупных источников гамма-излучения в Центральном зале объекта "Укрытие" (условная активность - на февраль 1988 г.)


N Характеристики гамма-источников
Условное название Активность
Kku (ориент)
Координаты в букв.-цифр. Осях Отметка по высоте, (м)
1 Жерло 70 Л; "46" +1 м
под пр. N 10
28-30
2 Волосы Елены 40 Л+2 м; "46"
под пр. N 1 1
39-42
3 У бассейна 10-20 К-Л; "44"
под пр. N 3
36
4 Остатки 100 К-Л; "48" (ориент.)
под пр. N 1 4, 15, 18
26
5 Терраса Л-М; "50" 49
6 С-З пятно 50 Н; "49" 45-50
7 Западная точка 20 Н; "50" 55
8 Новые южные И; "47", И; "45" 40, 38

Дозиметрические шнуры при их пробросе с юга, примерно от оси И на север к оси Н в большинстве легли плотно, контактно с рельефом поверхности. Имеющиеся зазоры в среднем составляли по фотоматериалам 0,3-0,5 м, в то же время имелись нависания над рельефом до 1,5 м (например, между осями "44" - "43" - южный обрыв). В таких сугубо не лабораторных условиях приходится отрабатывать подходы экспертной оценки распределения активности на основе анализа корреляции показаний при наличии искаженных неодинаковыми условиями измерений данных. Единственный надежный критерий - измеренные величины могут отражать соответствующие или большие, но не меньшие поля. Изучая картины изодоз можно получить данные о расположении крупных источников и анализируя изодозные фигуры, предполагать о наличии скрытых источников.


Полученные данные по расположению крупных источников гамма-излучения позволили предложить модель разлета ФАЗ с точки зрения сценария первичного "материального" выброса из реакторного пространства.


На рис. 2.22 показано расположение крупных источников излучения в непосредственной близости от 3-го и 4-го блоков. Здесь кружочками отмечены крупные источники, определенные как с помощью КДШ, так и экспертно в 1986-87 г.г. при анализе радиационной обстановки на кровлях обеих блоков, протоколов учета материалов и графита, выброшенных при взрыве из реакторного пространства. Штриховкой показаны области повышенного радиоактивного загрязнения (сверх общего достаточно большого фона) топливным и графитовым крошевом.


Из общей картины, представленной на рис. 2.22, можно было сделать предположение, что может быть два ареала, лепестка материального выброса - на юго-восток и на северо-запад. Формирование такой направленности выброса при наличии массивной крышки реактора т.н. схемы «Е» весом около 3000 т не могло произойти при следующих событиях. Срыв крышки при асимметричном взрывном воздействии, подбрасывание ее на некоторую высоту и придание ей крутящего момента позволяло представить ситуацию, когда поток материального выброса отбивался плоскостью схемы «Е» и направлялся в юго-восточный квадрант ближней зоны площадки. (Асимметрия внутреннего взрыва в активной зоне обсуждается в литературе). Падение крышки обратно и срезание верхней части зоны крутящейся крышкой одновременно с ударом приводило бы к нарушению водных коммуникаций и инициировало бы второй паровой взрыв, отмеченный свидетелями аварии через 5-7 сек после первого взрыва. Положение схемы «Е», аналогичное ныне существующему, с наклоном в 15 от вертикальной оси в сторону северо-запада возможно могло бы привести к формированию 2-го выброса в этом направлении. Такая гипотеза развития аварийных процессов была выдвинута в работе [21] .


В 1990-1991гг. специалистами Радиевого института, Комплексной экспедиции при ИАЭ им. И.В.Курчатова и предприятия "Объект "Укрытие" были проведены работы по поиску и идентификации источников интенсивного гамма-излучения и оценке количества топлива в ЦЗ объекта "Укрытие" на основании использования коллимированного гамма-детектора.


Результаты этого исследования изложены в работе [26]. В ходе проведенных исследований авторами были развиты дистанционные методы изучения распределения топлива, основанные на регистрации его гамма-излучения.


Специалистами Радиевого института была разработана сканирующая счетная система гамма-излучения. Сканирование по горизонтали и вертикали обеспечивалось в широком диапазоне азимутативных углов с шагом в 3.5гр.и углов места с шагом 2.8гр. Небольшой угол коллимации, равный 7гр., обеспечивал хорошее разрешение геометрии наблюдаемых объектов. Так, "поле зрения" коллиматора на поверхности объекта "Е" составляло круг с радиусом 1м. В качестве детектора гамма-излучения использовался полупроводниковый счетчик. Соосно с гамма-детектором на сканирующей системе была установлена телевизионная камера, что позволяло визуально наблюдать места расположения источников гамма-излучения. Вся регистрирующая система располагалась на самоходной платформе, управляемой по кабелю. Дистанционный измерительный комплекс был размещен на крыше южного барабан - сепаратора между осями 45-46, ряд И, отметка 39.5м.


В результате измерений установлено:


- наиболее интенсивным источником гамма-поля на поверхности объекта "Е" является хаотическое нагромождение технологических каналов, начинающееся выше и правее геометрического центра объекта "Е",


- - значимым источником гамма-излучения является область "Волос Елены" - хаотического нагромождения труб, расположенного по периферийному кольцу схемы "Е". Это может быть объяснено наличием в этой области технологических каналов с оставшимся в них топливе.


В этой же работе произведена оценка количества ядерного топлива в ЦЗ.


1. Если основным источником излучения в западной части ЦЗ является цезий, осевший в ходе аварии на поверхности, то активность соответствует цезию испарившемуся из 3-6 т облученного топлива.


2. Если потоки гамма-квантов, зарегистрированные детектором, связаны с топливом, то его количество равно 10-36 т, что эквивалентно слою диоксида урана толщиной 1-4 см, что можно было бы зафиксировать визуально, но на фотографиях схемы «Е» видно, что поверхность тепловой защиты пуста.


3. На стенах ЦЗ и других конструкционных элементах вне окрестности схемы "Е" содержится до 1 т. топлива.


Более внимательное рассмотрение выдвинутых гипотез вызывает ряд вопросов. С учетом того, что одна ТВС содержит около 114,7 кг ядерного топлива, то исходя из сделаных оценок, в поле зрения детектора должно находиться от 87 до 313 ТВС. На фотографии схемы "Е" выполненной примерно из района расположения детектора видно, что "Волосы Елены" сформированы в основном из труб периферийных каналов охлаждения активной зоны. Центральная часть, где располагались технологические каналы практически - лысая. Отсутствие технологических каналов с декларированным количеством топлива позволяет усомниться в предположении, что зарегистрированные потоки гамма-квантов вызваны именно таким количеством топлива.


Следует отметить, что и в дальнейшем работы с коллимированными дозиметрами в ЦЗ были продолжены, в частности в 1986-87 гг. были проведены измерения и создан банк данных по распределению эффективной поверхностной активности по засыпке реакторного зала "ОУ" [27]


Сотрудниками ВНИПИЭТ проводившим разведку помещений 4-го блока были обследованы подходы к ЦЗ и были проведены измерения гамма-полей в ЦЗ с помощью шестов (реек) с дозиметрами, своего рода аналог КДШ [28] .  Дано описание помещений, состояние строительных конструкций, картограмма гамма-полей полученных, как на подходах к ЦЗ так и в некоторых его районах.


Вышеперечисленные работы по измерению гамма-полей позволяют локализовать места с повышенным гамма-излучением. Возможно эти районы ЦЗ и схемы "Е" являются местами скопления фрагментов или целых ТВС. Сотрудниками КЭ при ИАЭ также проводилось обследование ЦЗ с проведением фото и видеосъемок. Наибольшее количество фрагментов ТВС и ТВЭЛов было обнаружено именно в Центральном зале:


· в северо-западной части непосредственно у выхода труб ПВК из проема помещений барабан-сепараторов лежат несколько ТВС и технологических каналов (что в них - неизвестно);

· на западе непосредственно в дверном проеме штатного входа в ЦЗ стоит ТВС;

· в юго-западном углу ЦЗ валяются заваленные железобетонными плитами и м/к схемы "Г" фрагменты ТВС;

· в центре ЦЗ, как бы в срезе главного хребта из материалов сброшенных с вертолетов, наблюдались вперемежку слои из железобетонных плит и технологических каналов с ТВС или ТВС без технологических каналов - как бы перерубленные, перерезанные в количестве около 30, установить их длину не представляется возможным;

· наибольшее скопление обломков ТВС видно у восточной стены ЦЗ и на потолочном перекрытии пультовой РЗМ, как результат сбрасывания с крыши.


В то же время при передвижении по центральному залу во многих местах виден его пол. Люки в помещения расположенные под ЦЗ сорваны со своих мест, но ни в одном таком помещении значимых скоплений ФАЗ не обнаружено. Например люк в шахту ремонта РЗМ сорван со своего места, но ФАЗ там нет. В транспортном коридоре была обнаружена куча высотой около метра (отснято на видео) неопознанных обломков из ЦЗ, но судя по фону (десятки р/ч, для 1986 г -мало) топлива в ней не было.


В лифтовые шахтах идущие из ЦЗ топливо видимо попало (фон доходил до 1100-1500 р/ч) но визуально ничего не обнаружено.


Как видно из картограмм радиационной обстановки в ЦЗ [28] - в центральной части ЦЗ зафиксированы места с МЭД более 1000 Р/ч (максимальная зафиксированная величина ~ 2680 Р/ч), причем эти измерения проведены на поверхности "холмов" засыпки, завалов из бетонных и металлических конструкций, которые скрывают сами источники таких излучений. Видеосъемки, выполненные сотрудниками НИКИЭТ 28.04.86 с вертолета зарегистрировали горение именно в этой части ЦЗ (а не в шахте реактора), которая теперь скрыта от визуальных исследований. Корректной методики определения количества ядерного топлива только по измерениям МЭД не существует. Для установления количества и физико-химического состояния ядерного топлива, погребенного в ЦЗ, необходимо исследование завалов с отбором проб. Пробы ТСМ, ТВС и т.п. в ЦЗ пока не отбирались. Из-за высокого уровня радиации в ЦЗ сделать это сверху с поверхности завала, видимо, чрезвычайно сложно. Тем не менее, ориентируясь на существующие реальные технические возможности сделать это возможно. С помощью бурения из доступных и чистых помещений скважин в ЦЗ.


Визуальное, фото (видео) обследование ЦЗ, в той мере, в какой его удалось на сегодня провести, показало, что в завалах находятся целые и во фрагментах ТВС, ТВЭлы, но зрительно определить длину этих фрагментов и тем более их наполненность топливом невозможно. Можно было бы рассчитывать на ИК-разведку источников тепла, которыми еще являются ТВЭлы, и которые могут зафиксировать современные тепловизионные системы. Проверка возможности такого исследования была предпринята в 1991 г. через дверь из пультовой РЗМ. Было показано, что применение таких приборов может быть использовано в ЦЗ для обнаружения протяженных и слабых тепловых источников (типа ТВЭлов, ТВС) на расстоянии, по крайней мере тепловых источников не заслоненных тепловыми экранами.


Таким образом, хотя пока не возможно точно сказать сколько топлива и в каком виде находится в ЦЗ, некоторые оценки на основании имеющихся данных по установлению количества и состояния топлива в ЦЗ сделать можно.


2.1.5. Оценка расположения и количества ФАЗ в ЦЗ.


Сложность рассматриваемой задачи заключается в неупорядоченности рассматриваемого объекта и недостаточной информации о его состоянии. Это неизбежно ведет к получению экспертных оценок по расположению и количеству ФАЗ в ЦЗ.


Расположение ФАЗ определялось двумя процессами. Первый - более менее равномерный разлет мелких кусков, сформировавших слой ФАЗ покрывший районы наиболее близко расположенные к центру взрыва - это ЦЗ, перекрытия барабан-сепараторов и крыши возле трубы. Второй - движение групповых объектов, основным из которых является схема «Е» с остатками активной зоны. Исходя из этого механизма оценка будет проводиться также по двум категориям - равномерное распределение ФАЗ по всему ЦЗ и здесь определяющим будет плотность выпадения ФАЗ и площадь ЦЗ и второе - объектовое скопление ФАЗ в результате аварийных процессов и мероприятий по ЛПА.


1. Плотность распределения ФАЗ примем 65 кг/м кв при площади ЦЗ 1130 м кв количество ФАЗ составит около до 74 т.


2. Рассмотрим объектное распределение ФАЗ в ЦЗ


Завал у восточной стены.


Можно предположить, что он сформирован под воздействием двух факторов. Первый - волна первичных ФАЗ образовавшихся в результате взрыва - отразилась от восточной стены ЦЗ и осыпалась вниз. Считая плотность выпадения ФАЗ одинаковой на все поверхности, для стены площадью 640 м кв масса ФАЗ составит около 41 т. Второй - в результате работ по ЛПА с крыш и трубных площадок ФАЗ были сброшены в ЦЗ у восточной стены. В соответствии с таблицей данных по очистке крыш, это составило около 114 т (кроме крыши "Н"). Таким образом у восточной стены расположено скопление ФАЗ массой около до 155 т


Вторым по значимости объектом в ЦЗ является схема «Е» с остатками активной зоны на ней. На фотографиях схемы «Е» со стороны отсутствующей активной зоны, видно, что графитовая кладка отсутствует полностью, сохранились лишь стальные блоки тепловой защиты с обрывками центральных стержней ТВС. Хаотическое переплетение труб, образующее так называемые "волосы Елены" являются каналами охлаждения, не содержащими ТВС. Масса сохранившихся ФАЗ на схеме «Е» может составлять 20-50 тонн (именно ФАЗ, а не ядерного топлива).


Все остальные обнаруженные при обследовании ЦЗ остатки ФАЗ носят характер единиц и десятков фрагментов ТВС, поэтому указывается их местоположение и состояние.


- в северо-западной части непосредственно у выхода труб ПВК из проема помещения барабан-сепараторов лежат несколько ТВС и технологических каналов (что в них - неизвестно);


- на западе непосредственно в дверном проеме штатного входа в ЦЗ стоит ТВС;


- в юго-западном углу ЦЗ валяются заваленные железобетонными плитами и м/к схемы "Г" фрагменты ТВС;


- в центре ЦЗ, как бы в срезе главного хребта из материалов сброшенных с вертолетов, наблюдались вперемежку слои из железобетонных плит и технологических каналов с ТВС или ТВС без технологических каналов - как бы перерубленные, перерезанные. Количество визуально зафиксированных фрагментов составляет порядка 30 шт., установить их длину «на глазок» не представляется возможным.


2.2. Перекрытия северных барабан сепараторов


Расположено в строительных осях Н-Р и 43-50. Площадь около 500 м кв. На фотографии видно, что поверхность развала покрыта обломками металлоконструкций и бетонных плит. Количество материалов засыпки невелико, нет сплошного слоя. Фон в районе развала составлял в 1989-1990 гг около 7 р/ч, что свидетельствовало об отсутствии топлива. В то же время там визуально было обнаружено и сфотографировано несколько (5-6) параллельно лежащих труб, похожих на канальные, но различить технологические это каналы или трубы охлаждения отражателей по фотографиям не представляется возможным. С учетом плотности распределения ФАЗ в ближайшей зоне - 65 кг/м кв., количество ФАЗ на этой поверхности может составить до 32 тонн.


2.3. Перекрытия южных барабан сепараторов


Расположено в строительных осях Е-И и 43-50. Площадь около 500 м кв. На фотографии видно, что поверхность развала покрыта сплошным слоем материалов засыпки. На другой фотографии это хорошо видно. Под засыпкой может находиться количество ФАЗ, аналогичное северным барабан сепараторам до 32 тонн.


2.4. Потолочное перекрытие пом. 1000/6,5, 915/3 и 917/5.


Расположено в строительных осях В-Е и 41-50. Площадь около 650 м кв. На фотографии видно, что поверхность развала покрыта обломками бетонных плит и местами сплошным слоем засыпки. Под засыпкой может находиться количество ФАЗ, рассчитанное исходя из средней плотности упавших ФАЗ - в ближайшей зоне - 65 кг/м кв. и составляющее до 35 тонн.


7. Фрагменты активной зоны в помещениях 4-го блока


3.1. Помещения 4-го блока


Часть помещений 4-го блока уцелели после аварии и мероприятий по ЛПА и строительстве ОУ, но в них различными путями попали ФАЗ и были обнаружены в ходе обследования помещений [28-31] , что позволяет предположить наличие фрагментов ТВС и ТВЭЛов в следующих помещениях:


1. Пультовая РЗМ (внутри).

2. Потолочное перекрытие резервной пультовой РЗМ.

3. Северный бассейн выдержки.

4. Южный бассейн выдержки (доаварийные ТВС).

5. Потолочное перекрытие (крыша) помещения северных барабан- сепараторов.

6. Потолочное перекрытие (крыша) помещения южных барабан- сепараторов.

7. В технологических каналах на м/к схема "Е" (предположительно).

8. В шахте ремонта РЗМ (предположительно).

9. В южных помещениях вентцентра (предположительно).

10. В северных помещениях вентцентра (предположительно).

11. Помещения под полом ЦЗ, в которые есть люки из ЦЗ (предположительно).

12. Вентиляционный коллектор (предположительно).

13. В западном помещении вентцентра.


На крыше резервной пультовой.


На верхних отметках западной стены лежат канальные трубы и фрагменты сборок. Но количества их - единицы. Экспертиза имеющихся фотографий может дать более точные оценки количества ФАЗ в этих местах.


В помещении пультовой ЦЗ, куда влетела РЗМ, пробив потолок. Она проломив перекрытие втащила в помещение фрагменты ТВЭлов, обнаруженные прямо под ней.


В щелях между реакторным отделением и деаэраторной этажеркой фрагменты ТВЭлов (один два десятков) попали до 27 отметки.


При этом некоторые фрагменты были пустыми, а некоторые с топливом.


В настоящее время единственным способом получения достоверных оценок расположения и количества ФАЗ это экспертиза имеющихся фото и видеоматериалов. В приямке шахты реактора, на отм. 31 м есть небольшое количество сборок. По тому, что краска на металлоконструкциях в непосредственной близости от них облупилась, свидетельствует, что они были горячими.


3.2. ФАЗ в шахте реактора и в подаппаратном помещении 305/2.


Аварийные процессы протекавшие на 4-м блоке привели к изменениям в пространственном разделении реакторной установки и строительных конструкций. В частности это выразилось в том, что оборудование реакторной установки (схема ОР) опустившись на 3.85 м вниз изменило границу объема активной зоны и привело к образованию единого объема - шахта реактора и пом. 305/2. Схема расположения основных элементов в шахте реактора на рис. 2.9.


С конструкциями реактора произошли следующие изменения [2] :


· корпус реактора (схема "КЖ") разорвался по нижней гофре компенсатора,

· дно реактора (схема "ОР"), срезав мембранные кольца, соединявшие его с водяным баком биологической защиты (схема "Л"), и смяв крестообразную опору, опустилось в подаппаратное помещение 305/2 на 3.85 метра,

· юго-восточный сектор схемы "ОР", порядка в 105 град, отсутствует,

· часть ядерного топлива АЗ, конструкционного материала схемы "ОР" и строительных конструкций превратились в лавообразную топливосодержащую массу (ЛТСМ) которая растеклась по помещениям 4-го блока,

· верхняя крышка реактора (схема "Е") была сорвана со своего штатного места, подброшена взрывом и в перевернутом виде стоит под углом около 15 град к вертикали, опираясь одной стороной на схему "Д", а другой на бетонные плиты зажатые между ними;

· практически вся активная зона, содержащая на момент аварии 1659 ТВС, вместе с графитовой кладкой и большей частью корпуса реактора (схема "КЖ") вылетела из шахты реактора,

· внутрь шахты реактора, на место активной зоны, упали три железобетонные плиты, судя по толщине, части стен боксов барабан-сепараторов, вместе с металлической облицовкой, металлическая колонна из центрального зала, незначительная часть графитовых блоков и частей ТВС,

· в северной части схемы "ОР" сохранились в вертикальном положении 13 перефирийных каналов охлаждения отражателя без графитовых блоков;

· сверху шахта реактора закрыта схемой "Е" с отходящими от нее спутанными трубами пароводяных коммуникаций (ПВК), вперемежку с бетонными блоками и деформированными металлоконструкциями;

· при очистке крыши 3-го блока в 1986 году, на ней была обнаружена нижняя часть технологического канала Ж-887 с находившейся в нем ТВС. Этот канал стоял в ячейке 25-17, то есть в зоне ныне не существующего основания реактора. ТВЭлы периферийного ряда в этой ТВС сохранились, а ТВЭлы внутренного ряда отсутствовали, их место в ТВС было занято крошкой топлива и материала оболочек. Исследования показали, что температура твэлов при аварии находилась в интервале 1200 - 1850 град С [33].

· Следов высокой температуры в шахте реактора, в том месте где находилась активная зона, не было обнаружено. Свидетельством этому может служить состояние бетонных плит, упавших в шахту реактора. Исследование образцов бетона из этих плит полученных при бурении скважин показало, что бетон не подвергался воздействию высоких температур. Внутри шахты реактора на стенках схемы "Л" нет копоти и сажи, краска не имеет следов высокой температуры.


Последствия температурного воздействия обнаружены в юго-восточной части подаппаратного помещения 305/2 ниже кромки схемы "Л":


· отсутствует юго-восточный сектор (примерно 105 град) схемы "ОР";

· отсутствует металлическая облицовка на бетонной опоре схемы "Л" в юго-восточной части помещения;

· на отметке 11,5 - 13 метров на бетонной опоре схемы "Л" отсутствует не только металлическая облицовка, но и в самой стене имеется прожег в виде "грота" ;

· южная металлическая колонна (марка "С-4") имеет проплавление недалеко от основания, примерно на отметке 12 м. со стороны реактора ;

· в юго-восточной части пом. 305/2 на полу лежат сильно обгоревшие графитовые блоки, в других местах графита со следами горения не обнаружено.

· трубы НВК на отметке 11,5 м. имеют прожеги, а щебенка, которая высыпалась из разрушенного при аварии межкомпенсаторного зазора, оплавилась, образовав стекловидную корку.


В шахту реактора и в подаппаратное помещение было пробурено ___ исследовательских скважин, в которых были проведены различные измерения температуры, гамма и нейтронных полей, проводилась визуальное обследование и видеосъемки.


Первые осмотры шахты реактора с помощью перископа через исследовательские скважины [32] принесли неожиданные результаты (шахта реактора оказалась пуста), поэтому стремление найти топливо привело к тому, что все трубы, увиденные в ней были идентифицированы, как технологические каналы. Впоследствии было установлено, что это каналы охлаждения отражателя и количество ядерного топлива в шахте реактора стало еще меньше. Технологические каналы выполнены из цирконий-ниобиевого сплава и со временем чернеет, канал охлаждения отражателя покрыт алюминиевой пленкой и сохраняет светлый цвет. Кроме того, они расположены по периферии активной зоны. То, что мы видим на фотографиях схемы ОР в северной части пом. 305/2 это каналы охлаждения и топлива в них нет. На сохранившейся 3/4 ОР видны стальные блоки тепловой защиты. ТВЭлов не видно в юго-западном квадранте сохранились несколько технологических труб, согнутые железобетонными плитами в южном направлении.


Таким образом основным скоплением ФАЗ в шахте реактора является масса расположеная на сохранившейся части схемы «ОР», величину которой можно экспертно оценить в 15-20 т.


Фрагменты ТВС обнаружены также в подаппаратном помещении 305/2, вокруг опустившейся схемы "ОР" и на сохранившейся части "ОР".


3.2.1. Юго-западная часть пом. 305/2


Эта часть пом. 305/2 завалена осыпью из графитовых блоков, обрывков ТВС, труб, обломков металло- и бетоноконструкций. Осыпь спускается с "ОР" в образовавшийся зазор между "ОР" и "Л". Графитовые блоки внешне не имеют серьезных повреждений. Количество обрывков ТВС трудно оценить точно, но в видимой части помещения их больше 10. Осыпь имеет вид навала различных предметов, из которого местами проступает более однородная, черная или очень темная серая или коричневая масса, похожая на застывшие потеки "каши", кое-где пузырящейся. Трубы НВК уходят вниз под осыпь и натеки "свежего" бетона. Все они имеют повреждения типа вмятин, смятий и изгибов, однако дыр, оплавлений, разрывов не видно. Видимая нижняя и внешняя боковая часть схемы "Л" заметных повреждений не имеет. Каких-либо надежно идентифицируемых частей схемы "КЖ" не наблюдается. Дверь в лабиринт, ведущий в пом. 301/8, по-видимому, полностью залита бетоном. Щебенки, характерной для юго-восточной части пом. 305/2, не заметно. Это, правда, может быть связано с невыгодным ракурсом обзора и более высоким уровнем "свежего" бетона.


3.2.2. Юго-восточная часть пом. 305/2


Вход в эту часть помещения 305/2 через южные откатные ворота завален кучей щебенки. Гребешок кучи на уровне потолка ворот, но вдвинут от них на несколько метров вглубь пом. 305/2. Скат этой кучи в сторону пом. 305/2 очень крутой.


На запад и северо-запад от основания кучи щебенки тянется поверхность застывшего "свежего" бетона, похожая на застывшую лужу. В первом приближении поверхность горизонтальная, имеются застывшие "потоки" в направлении с юго-запада на северо-восток или наоборот. Поверхность "лужи" расположена, по-видимому, между отметками 10 и 11. Южный берег "лужи" находится несколько южнее аварийной опоры схемы "Л". Он представляет собой уходящие почти вертикально вниз трубы НВК, засыпанные щебенкой, на которой или вперемежку с которой лежат графитовые блоки с характерной закругленной формой и уменьшенным объемом. Сохранившийся объем отдельных блоков колеблется от 0% до 100% объема целого блока. Отдельные графитовые блоки заклинены в трубах НВК существенно выше верха насыпи щебенки и графита в этом месте. На трубах НВК имеются смятины и изгибы. Проплавы или прожоги отсутствуют.


Схема "ОР" над бетонной "лужей" отсутствует. Западный и северный берега "лужи" в первом приближении совпадают, по-видимому, с южной и восточной перекладинами "креста", стыкуясь друг с другом не под прямым углом, а по дуге, вогнутой к центру "креста". Эти берега "лужи" очень крутые и высокие (несколько метров). Они образованы застывшей "кашей", аналогичной имеющейся в юго-западной части пом. 305/2. На ее поверхности и на поверхности бетонной "лужи" имеется незначительное число целых, нескругленных графитовых блоков и обрывков труб, один из которых проходит через графитовый блок.


В западном, почти вертикальном берегу "лужи" чуть правее аварийной опоры схемы "Л" виден как бы вертикальный разрез схемы "ОР", плоскость которого проходит с юга на север над перекладиной креста. Видна часть верхнего листа, перегородки и частично высыпавшаяся засыпка.


Над северо-восточной частью "лужи" вертикально свисает смятый или скрученный лист или балка (металлические). Его верхняя часть не видна.


Юго-восточный квадрант металлоконструкции схемы ОР оказался расплавленным (рис.3), и в месте отсутствующей части ОР стоит стальная колонна шатра центрального зала. Щебень и внутри ОР вблизи границы расплавления превратились в мелкозернистую гравийную массу с размером аблированных обломков ~1-10 мм, насыщенную металлическими (магнитными) шариками размером от нескольких микрометров до 3 мм. При этом уцелевшие 3/4 обечайки металлоконструкции схемы ОР сохранили окраску (АС-8а) так же, как и нижняя поверхность схемы ОР. Как бы в продолжении плоскости расплавления схемы ОР по оси 47, металлоконструкция С-4 прожжена на уровне между 13 и 14 м -- по высоте посередине доаварийного подаппаратного помещения. Расплавлена стальная облицовка восточной тумбы опоры схемы Л, оплавлен бетон тумбы причем ниже отметки ~11.5 м в тумбе выплавлен "грот", оплавлены (как бы отрезаны высокотемпературной струей) трубопроводы НВК, но рядом сохранилась краска. Резкая граница расплавленных или сожженных участков металлоконструкций и сохранившейся краски - характерна для подаппаратного помещения.


Серпентинитовая засыпка межкомпенсаторного зазора была отброшена к стене пом. 304/3 и южным откатными воротам, образовав кучи с гребнем на отметке 12,5-13 м. Серпентинит куч на отметке ~11,5 м оплавлен, поверхность как бы остеклована. На поверхности этих куч оказались графитовые блоки со следами значительных высокотемпературных воздействий (абляции). Некоторые графитовые блоки оказались вбиты между трубопроводами НВК (на отметке ~ 13,5 м), так, что их было легче разрушить, чем вытащить.


В юго-западной части подреакторного помещения, в сдвинутой со схемы ОР куче графитовых блоков (не более 1-3 % первоначальной кладки) вперемежку лежат целые, колотые и подвергнувшиеся высокотемпературному воздействию блоки.


В районе рядов Л-К по оси 47 сохранилась вертикальная, окрашенная часть металлоконструкции схемы «С», однако чуть южнее бывшей активной зоны, как бы под отражателем, в районе рядов К-И не было обнаружено никаких следов схемы «С», а также трубопроводов НВК, но окраска нижней поверхности ОР цела.


Рядом, в плоскости расплавления ОР, были обнаружены фрагменты стальных труб (нижние тракты наращивания или трубы проходящие сквозь ОР - пока это окончательно не установлено), имеющие характерные, как бы струйные прожеги .


Таким образом, многочисленные сохранившиеся и сегодня свидетельства указывают на то, что высокотемпературные процессы в подаппаратном помещении были достаточно узконаправленными и быстротечными. Вместе с тем, помимо последствий высокотемпературных процессов, зафиксированы факты ударных воздействий на конструкции.


Скачки уплотнения (ударные волны), возникшие выше ОР, отбросили серпентинитовую засыпку к южным откатным воротам, вбили графитовые блоки между трубами НВК, сломали стену между помещениями 305/2 и 304/3 на уровне пола (отм. 9,7 м), сорвали с направляющих южные и северные откатные ворота, смяли и прорвали металлическую облицовку стен в помещениях 305/2, 404/3, 404/4, обрушили перекрытия между помещениями 404/3,4 и 617/3,4 на отметке 22,35 м и между помещениями 617/3,4 и 706/3,4 на отметке 26,6 м, сорвали металлоконструкции крепления подвесок НВК, деформировали НВК, (причем если южные НВК были резко потянуты к оси реактора, то северные НВК сохранили доаварийную форму колен в помещении 404/4 и были как бы плавно потянуты в подреакторное помещение).


Таким образом, состояние схемы ОР, северных и южных трубопроводов НВК, заполнение подреакторного помещения, проломы и прожеги строительных конструкций существенно несимметричны - наиболее разрушительные, наиболее высокотемпературные процессы происходили в юго-восточной части реактора и подреакторного помещения.


Металлоконструкция схемы Э (днище монтажного зазора), несмотря на и деформацию под действием ударных волн стальной облицовки, сохранила целостность и гравийная засыпка монтажного зазора между внешней обечайкой схемы Е и бетонной шахтой сохранилась в доаварийном положении.


Таким образом основными скоплениями ФАЗ в пом. 305/2 можно считать район выгоревшей части схемы «ОР» и южную часть помещения в осях И-К, 46-48. Количество ФАЗ в этом районе можно экспертно определить в 7-10 т.


4. Заключение


Оценить количество топлива во фрагментах достаточно сложно по следующим причинам:


· - фрагменты ТВС и ТВЭЛов перемешаны с фрагментами металлоконструкций и их идентификация в завалах затруднена,


· - визуально видны только части ТВС, остальное скрыто в завалах т. е. оценить длину фрагментов невозможно,


· - ТВЭЛы зачастую фрагментированы до размеров нескольких сантиметров и топливо в них отсутствует.


Обращает на себя внимание тот факт, что до сих пор не обнаружено ни одного крупного (хотя бы сотня) скопления ТВС. Даже по самым оптимистичным оценкам обнаружено не более 10% ТВС бывших в активной зоне. По существу, в настоящее время нет таких «белых» пятен, потенциальных мест, где их можно попытаться обнаружить, кроме как в завалах ЦЗ и перекрытий верхних помещений, но с учетом имеющихся там неисследованных объемов, максимум на что можно рассчитывать это около 10% ФАЗ.


Отдельно следует сказать о ядерном топливе не находившемся к моменту аварии в активной зоне. Это отработанное ядерное топливо в бассейнах выдержки и "свежее" ядерное топливо находившееся на стендах развески в ЦЗ.


В северном бассейне выдержки отработанного топлива нет, а в южном бассейне выдержки, который был обследован с помощью скважин обнаружены пеналы с отработанными кассетами ТВС. По имеющимся данным их может быть до 169 кассет. Визуальное обследование показало, что расплавленных или поврежденных пеналов нет.


При обследовании 4-го блока в помещении подготовки свежего топлива были обнаружены кассеты предназначенные для загрузки в реактор, впоследствии все они были вывезены.


На стенде развески "свежего" топлива в ЦЗ были обнаружено некоторое количество поврежденных сборок, где они и находятся до сих пор.


Таблица 3


Сводные данные по количеству и расположению скоплений ФАЗ.


Место расположения Количество Примечание
1 Каскадная стена 20 т Оценка сделана в 1986 г, данных подтверждающих ее не получено, сохранена пессимистическая оценка.
2 Центральный зал
1. Распределенные ФАЗ по поверхности
2. Скопление у восточной стены
3. Район схемы «Е»
4. Район завала в центральной части
5. Локальные ФАЗ

74 т
155 т
50 т
5 т
2 т
3 Перекрытия южных барабан-сепараторов 32 т Оценки сделаны на основании равномерного распределения ФАЗ в ближней зоне от эпицентра.
4 Перекрытия северных барабан-сепараторов 32 т
5 Потолочное перекрытие пом. 1000/6, 5, 915/3 и 917/5 35 т
6 У восточной стены (кроме ЦЗ) 40 т ФАЗ сброшенные при очистке крыш в районы развала прилегающие к ним.
7 Шахта реактора 20 т
8 Подаппаратное помещение 305/2 10 т
475

Таким образом наиболее пессимистическая оценка количества ФАЗ находящихся внутри объекта «Укрытия», включая каскадную стену составляет 475 т.


6. Литература.


1. Н.Е.Кухаркин, А.Ф.Усатый, А.А.Александров, В.Б.Кайнов, Л.А.Сердюкова, А.З.Хамидов, Приборы, методы и некоторые результаты исследований в области континуальной гамма-дозиметрии при регистрации радиационных дефектов в материалах, Отчет, Институт атомной энергии им. И.В.Курчатова, Москва, 1989, 30 с.


2. Черкашов Ю.М., Новосельский О.Ю., Жуков Н.И., Чечеров К.П., Киселев А.Н., Сурин А.И., Купный В.И., Состояние 4-го блока ЧАЭС после аварии, Доклад на Международном семинаре “Уроки Чернобыля, Технические аспекты”, г. Десногорск, 1996,


3. Препринт НИКИЭТ


4. Воспоминания рыбаков


5. Научно-публицистическая монография. "Москва-Чернобылю". Книга 2. -М. Воениздат. 1998 - 592 с. 30 ил. Димитров


6. Тараканов Н.Д., Определение оптимального состава и эффективности использования технических средств для специальных работ в районах стихийных бедствий и производственных аварий, Автореферат диссертации, Агенство биоинформатики и экологии человека Международной неправительственной организации "Форум ученых и специалистов за советско-американский диалог". Москва 1993 г, 103 с.


7. Киселев А.Н., Ненаглядов А.Ю., Сурин А.И., Чечеров К.П. Исследовательские скважины 4-го блока ЧАЭС. Основные данные. Справочник. Часть 3. Препринт РНЦ "Кучатовский институт" ИАЭ-5782/3, Москва, 1994.


8. Гринченко Г.П., Ненаглядов А.Ю., Сурин А.И., Чечеров К.П. Измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в исследовательских скважинах 4-го блока ЧАЭС. Препринт РНЦ "Курчатовский институт" ИАЭ-5854/3. Москва, 1994.


9. Рабочая документация (проектные решения), проект захоронения 4-го блока ЧАЭС, Главный корпус (реакторное отделение и машзал) т.1. Общая пояснительная записка. 08.09.86, ВНИПИЭТ инв. 34304 ДСП, заказ 2104 229 256-96 1997 1812


10. Оценка объемов и видов радиоактивных материалов под каскадной стеной объекта "Укрытие", Этап 2: "Сбор, анализ и переинтерпретация материалов предшествующих работ", МНТЦ "Укрытие", инв. 1034, 49 с.


11. . Долежаль Н.А.,Емельянов И.Я. Канальный ядерный энергетический реактор. Москва,Атомиздат 1980г


12. Киселев А.Н., Ненаглядов А.Ю., Сурин А.И., Чечеров К.П. Экспериментальное исследование лавообразных топливосодержащих масс на 4-ом блоке ЧАЭС (по результатам исследований 1986-1991 гг.). Препринт ИАЭ N 5533/3, Москва, 1992, 120 с.


13. Киселев А.Н., Сурин А.И., Чечеров К.П. Результаты дополнительных исследований мест скопления лавообразных топливосодержащих масс на 4-ом блоке ЧАЭС. Препринт ИАЭ N 5783/3, Москва, 1994, 59 с.


14. Чечеров К.П., Киселев А.Н., Сурин А.И. Обобщение комплексных исследований ТСМ в ЦЗ и уточнение количества топлива в них № 11.07/297, 14.12.91г.


15. Видеоинформация НИКИЭТ по Чернобыльской АЭС, видеокассеты KCS-20 N33, 35, 36, 37 от 28.04.86.


16. Научно-публицистическая монография. "Москва-Чернобылю". Книга 2. -М. Воениздат. 1998 - 592 с. 30 ил. Беляев С.Т. Диагностические исследования на площадке АЭС и внутри "Укрытия" четвертого блока. 72-88 с.


17. Рабочая документация (проектные решения), проект захоронения 4-го блока ЧАЭС, Главный корпус (реакторное отделение и машзал) т.1. Общая пояснительная записка. 08.09.86, ВНИПИЭТ инв. 34304 ДСП, заказ 2104 229 256-96 1997 1812


18. Научно-публицистическая монография. "Москва-Чернобылю". Книга 2. -М. Воениздат. 1998 - 592 с. 30 ил. Чечеров К.П. Экспериментальное изучение разрушенного реактора. 108-117


19. Сурин А.И., Чечеров К.П., Источники тепла объекта “Укрытие”,РНЦ “Курчатовский институт”, Препринт ИАЭ-5818 / 3, М., 1994, 10 с..


20.  Усатый А.Ф., Хамидов А.З. и др. Крупнообъемные измерения распределения гамма-полей в ЦЗ 4-го блока ЧАЭС методом континуальных дозиметрических шнуров. Отчет НИО КЭ при ИАЭ, инв. № 30/1-320 от 28.12.88.


21. Н.Е.Кухаркин, А.Ф.Усатый, А.А.Александров, В.Б.Кайнов, Л.А.Сердюкова, А.З.Хамидов, Приборы, методы и некоторые результаты исследований в области континуальной гамма-дозиметрии при регистрации радиационных дефектов в материалах, Отчет, Институт атомной энергии им. И.В.Курчатова, Москва, 1989, 30 с.


22. Исследование методом пространственной континуальной дозиметрии распределения источников излучения (ТСМ) в центральном зале. N 957т от 12.12.90 ИАЭ им. И.В.Курчатова


23. Результаты изучения распределения радиоактивности в ЦЗ объекта "Укрытие" в осях 40 45.Протокол N 1/957т. Усатый А.Ф., Александров А.А.Кайнов В.Б., Сердюкова Л.А., Хамидов А.З., Чуркин Е.М. 11.07/157 от 15.06.91 5с


24. Результаты изучения распределения радиоактивности на перекрытии пом. 2005/2 в ЦЗ объекта "Укрытие" в осях 49 50. Протокол N 2/957т. Усатый А.Ф., Александров А.А., Кайнов В.Б., Сердюкова Л.А., Хамидов А.З., Чуркин Е.М. 11.07/158 от 15.06.91 4с


25. Крупнообъемное распределение полей гамма излучений в ЦЗ "Укрытие" в осях 40 50. Научно-технический отчет по II этапу. Усатый А.Ф., Александров А.А., Кайнов В.Б., Сердюкова Л.А., Хамидов А.З., Чурки Е.М. 11.07/159 от 15.06.91 16с


26. Бойков Г.С., Душин В.Н., Петров Б.Ф., Прусаков А.Г., Плескачевский Л.А., Локализация источников интенсивного гаммаи-злучения и оценка количества топлива в центральном зале, Отчет, КЭ при ИАЭ им. И.В.Курчатова, НПО "РИ" им.В.Г.Хлопина, инв. 11.07/281, от 06.12.91 24 c.


27. Аннотационный отчет. Проведение измерений и создание банка данных по распределению эффективной поверхностной активности по засыпке реакторного зала "ОУ". 230 256-96 1996 1119


28. Исследования расположения топливосодержащих масс, состояния помещений и систематизация данных по помещениям объекта "Укрытие", Заключительный отчет о НИР, договор 34/1214 инв. 2669, ВНИПИЭТ, Ленинград, 1990, 267 с.


29. Киселев А.Н., Ненаглядов А.Ю., Сурин А.И., Чечеров К.П., Экспериментальные исследования лавообразных топливосодержащих масс (ТСМ) на 4-м блоке ЧАЭС (по результатам исследований 1986-1991 годов), РНЦ “Курчатовский Институт”, Препринт ИАЭ-5533 / 3, М., 1992, 120 с.


30. Киселев А.Н., Сурин А.И., Чечеров К.П., Результаты дополнительных исследований мест скоплений лавообразных топливосодержащих масс на 4-м блоке Чернобыльской АЭС, РНЦ “Курчатовский институт”, Препринт ИАЭ-5783 / 3, М., 1994, 59 с.


31. Новосельский О.Ю., Чечеров К.П., Жуков Н.В., Уточнение количества ядерного топлива, находящегося внутри 4-го блока Чернобыльской АЭС, НТО НИКИЭТ 27.110. От, М., 1992, 129 с.


32. Пряничников В.А., и др., Справка о результатах визуального обследования скважин объекта «Укрытие». КЭ при ИАЭ, 11.07-06/124 от 26.08.88,


33. Киселев А.Н., Чечеров К.П. Лавообразные топливосодержащие массы на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС. Доклад на Международном симпозиуме "Безопасность "Укрытия-94", 14-18 марта 1994 г., п. Зеленый мыс.


Фотографии и рисунки



Рис. 1.1. Одна из ранних фотографий аварийного блока. Еще не видны следы работ по дезактивации.



Рис.1.2. Фрагмент кадра аэрофотосъемки. Цифрами обозначены районы расположения скоплений ФАЗ. 1 - Крыша 3-го блока ЧАЭС. 2 - Крыша блока ВСРО. 3 - Площадки вентиляционной трубы 3-го и 4-го блоков. 4 - Крыша машзала. 5 - Крыша деаэраторной этажерки. 6 - Щель между лестнично-лифтовым блоком и деаэраторной этажеркой (на отметке 39.50). 7 - Крыша блока "В". 8 - Центральный зал. 9 - Потолочное перекрытие пультовой РЗМ. 10 -Потолочное перекрытие (крыша) помещения северных барабан-сепараторов. 11 - Потолочное перекрытие (крыша) помещения южных барабан-сепараторов. 12 - Потолочное перекрытие (крыша) помещения 1006/5,6 - обслуживания барабан-сепараторов.



Рис.1.3. ФАЗ на крышах и возле вентиляционной трубы. Направления сброса ФАЗ в развал 4-го блока.




Рис.1.4. ФАЗ на крышах возле вентиляционной трубы. ФАЗ удаляются смыванием водой из брансбойтов. Виден и робот, который использовался для очистки крыш возле вентиляционной трубы



Рис.1.5. Очистка крыш. Хорошо видны осколки графита покрывающие поверхность крыши сплошным ковром. Рядом с солдатом видны смятые фрагменты воздуховода.



Рис. 1.6. ФАЗ (обломки твэлов) собранные на площадках вентиляционной трубы в 1991 г.



Рис. 1.7. Окончательная дезактивация площадок вентиляционной трубы в 1997 г.



Рис. 1.8. На фотографии видны следы работ по соскребанию битумного покрытия с крыши.



Рис.1.9. Дистанционно управляемое устройство для удаления ФАЗ с крыш 4-го блока.



Рис.1.10. Дистанционно управляемое устройство для удаления ФАЗ с крыш 4-го блока.



Рис. 1.11. Дистанционно управляемое устройство для удаления ФАЗ с крыш 4-го блока возле венттрубы.



Рис. 1.12. Фрагмент снимка с вертолета. Завершение сооружения Каскадной стены.



Рис. 1.13. Фрагмент оного из ранних снимков аварийного блока. Хорошо виден завал образовавшийся на месте здания САОР и сорванные со своих мест баллоны САОР голубого цвета.



Рис.1.14 Схема завала образовавшегося на месте здания САОР построена на основании анализа видеосъемок 1986 года. 1 - двигатели насосов северных ГЦН, 2 - сорванные со своих мест баллоны САОР.



Рис.2.1. Вид на поверхность развала в строительных осях 40-58 и рядах А-Т.



Рис.2.2. Вид с востока на запад, на перекрытия южных барабан-сепараторов.



Рис.2.3. Вид с юга на север в район сброса ФАЗ с крыш в развал



Рис.2.4. Вид на ЦЗ с юго-востока на северо-запад



Рис.2.5. Вид на ЦЗ с северо-запада на юго-восток



Рис.2.6. Вид на ЦЗ с юго-запада на северо-восток



Рис.2.7. Вид центрального зала реактора РБМК-1000. (Для 4-го блока ЧАЭС это вид с запада на восток). На заднем плане видна РЗМ и мост по которому она передвигается. На переднем плане технологические каналы.



Рис. 2.8. Вид центрального зала реактора РБМК-1000. (Для 4-го блока ЧАЭС это вид с запада на восток). На переднем плане видна РЗМ и мост по которому она передвигается. Внизу - технологические каналы.



Рис. 2.9. Разрез шахты реактора после аварии (1/4 строительных конструкций, схем Д и Л - условно удалены): 1 - схема Е; 2 - схема д; 3 - схема л; 4 - железобетонные плиты; 5 - сохранившаяся часть схемы ; 6 - часть схемы С; 7 - "грот" в бетоне стены; 8 - аварийный паросбросной клапан; 9 - пролом стены в пом.304/3; 10 - прожженная марка С-4; 11 - уцелевшая часть схемы С



Рис.2.10. Схема ЦЗ



Рис.2.11. Панорама ЦЗ, вид с юга на северную стену



Рис.2.12. Панорама ЦЗ и схемы "Е", вид с юга на северную стену.



Рис.2.13. Cхема "Е", вид с севера на юг.



Рис.2.14. Фрагмент фотографии аварийного блока выполненный с вертолета - центральный зал.



Рис.2.15 Картина изодоз в вертикальной плоскости по оси Л



Рис.2.16 Картина изодоз в вертикальной плоскости по оси Л



Рис.2.17 Картина изодоз в вертикальной плоскости по оси 47



Рис.2.18 Вертикальная картина изодоз в ЦЗ



Рис.2.19 Спектральный состав гамма-полей в ЦЗ



Рис.2.20 Основные источники гамма-излучения в западной части ЦЗ



Рис.2.21 Основные источники гамма-излучения в восточной части ЦЗ



Рис.2.22 Модель основного выброса ФАЗ.



Рис. 3.1. Юго-восточная часть пом. 305/2. 1 - прожженная м/к марка С-4, 2 - погнутые трубы НВК, 3 - бетон 1986 г, 4 - оплавленные массы, 5 - графитовые блоки. 2


Рис. 3.2. Юго-восточная часть пом. 305/2. Вид на оплавленную часть схемы «ОР».





Яндекс.Метрика    Редактор сайта:  Комаров Виталий