Во втором эпизоде "Чернобыля", мини-сериала HBO о аварии 1986 года, которая стала худшей ядерной катастрофой в истории человечества, ситуация довольно плохая. Большой пожар бушует в руинах реактора № 4 Чернобыльской АЭС. Больница в соседнем городе Припять заполнена жертвами радиации. Смертельная радиоактивная пыль проникла из Советского Союза в Швецию. Воздух над реактором буквально светится там, где урановое ядро стало открытым. И люди, руководящие реагированием на стихийные бедствия, решают выбросить тысячи тонн песка и бора в ядро.
Более того, что произошло во время фактической катастрофы в апреле 1986 года. Но почему первые спасатели использовали песок и бор? И если бы подобная ядерная катастрофа случилась бы в 2019 году, это все-таки сделали бы пожарные?
Вы действительно не хотите открытого огня на открытом ядерном ядре
Воздействие горящего ядерного ядра на воздух является проблемой, по крайней мере, на двух уровнях, как сказал Live Science инженер по ядерным реакторам и профессор Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне Кэтрин Хафф.
Ваша первая проблема в том, что у вас продолжается реакция ядерного деления. Уран запускает нейтроны, которые врезаются в другие атомы урана и расщепляют их. Эти атомы урана высвобождают еще больше энергии и питают весь горячий беспорядок. Эта реакция, которая больше не сдерживается, также извергает невероятные уровни прямой радиации, создавая смертельную опасность для любого, кто пытается приблизиться к ней.
Ваша вторая, связанная и гораздо более серьезная проблема заключается в том, что огонь выпускает в воздух много дыма, пыли и мусора. Вся эта грязь исходит прямо из ядерного реактора, и некоторые из них на самом деле имеют значение прямо из ядерного ядра. Это включает в себя ассортимент типов (или изотопов) относительно легких элементов, которые образуются при расщеплении атомов урана.
«Это опасная часть несчастного случая, подобного этому», - сказал Хафф. «Эти изотопы, некоторые из них, токсичны для человека. И некоторые из них более радиоактивны, чем то, с чем вы столкнулись бы в своей повседневной жизни. И некоторые из них, помимо того, что они довольно токсичны и радиоактивны, очень мобильный в окружающей среде. "
Мобильность в этом случае означает, что эти изотопы могут проникать в тела живых существ, вызывая проблемы. Взять, к примеру, йод-131, радиоактивный изотоп йода, который живые клетки обрабатывают так же, как обычный йод.
В дымовом шлейфе, как в Чернобыле, содержится много йода-131, который может пролетать сотни миль. Это может закончиться в реках и пробиться в растения, животных и людей. Наши щитовидные железы зависят от йода и будут поглощать йод-131, как обычный йод, создавая долговременный источник серьезного излучения внутри нашего тела.
(Вот почему, сразу же после ядерных катастроф, люди в пострадавшем районе должны принимать таблетки йода, чтобы пополнить запасы своего организма и предотвратить поглощение щитовидной железой любого из радиоактивных изотопов.)
Песок и бор
Сброс песка и бора (фактическая чернобыльская смесь также включала глину и свинец) является попыткой решить как первую, так и вторую проблемы.
Песок душит обнаженный реактор, подавляя этот смертоносный дымовой шлейф. А бор теоретически может подавить ядерную реакцию.
«В ядерном реакторе есть изотопы, которые вызывают реакцию, и изотопы, которые замедляют реакцию», - сказал Хафф.
Она объяснила, что для того, чтобы запустить ядерную цепную реакцию, нужно собрать достаточно радиоактивных изотопов, чтобы их нейтроны, дико воспламеняясь в космос, имели тенденцию к столкновению с другими атомными ядрами, расщепляя их.
«Когда нейтрон взаимодействует с изотопом, существует определенная вероятность, из-за структуры его ядра, что он поглотит нейтрон», - сказала она. «Уран, в частности уран-235, имеет тенденцию поглощать нейтрон, а затем сразу же распадаться на части. Но бор имеет тенденцию просто поглощать нейтрон. Из-за своей ядерной структуры он как бы жаждет нейтронов».
Таким образом, согласно теории, достаточно сбросить достаточно бора на обнаженное ядро реактора № 4, и оно поглотит столько диких нейтронов, что реакция остановится.
Однако в случае с Чернобылем сброс бора и других поглотителей нейтронов в реактор оказался неэффективным, отчасти из-за специального подхода к выгрузке вертолета, который был необходим при проектировании станции.
«Из-за сильной радиации погибли несколько пилотов», - сообщил BBC в 1997 году, добавив: «Теперь известно, что, несмотря на эти жертвы, ядро почти не поглотило нейтроны».
Тем не менее, по словам Хаффа, принцип, который использовали Советы - поглотители нейтронов для остановки реакции в сочетании с материалами, выбрасывающими радиоактивные изотопы из воздуха, - был здравым. И в случае подобной катастрофы сегодня, группы реагирования будут использовать подход, основанный на той же основной теории.
По ее словам, большая разница заключается в том, что современные атомные станции (по крайней мере, в Соединенных Штатах) предназначены для того, чтобы выполнять большую часть этой работы самостоятельно.
Современные реакторы более безопасны и гораздо более подготовлены к проблемам - но они все еще используют бор в своих руководствах по чрезвычайным ситуациям
Хафф подробно указывал, что ядерные реакторы США (и других должным образом продвинутых) гораздо реже, чем Чернобыль, столкнутся с какой-либо катастрофой - никогда не работают так жарко и работают на более прочных судах. И сами здания предназначены для того, чтобы выполнять большую часть работы по подавлению пожара на ядерном реакторе и радиоактивного выброса, добавила она.
Современные реакторы оснащены химическими аэрозолями, которые могут затопить здание реактора, выбивая радиоактивные изотопы из воздуха, прежде чем они смогут выйти. И в отличие от Чернобыля, ядерные объекты в США целиком содержатся в герметичных конструкциях из цемента и арматуры (сетка из армированных стальных стержней). Эти загерметизированные оболочки перепроектированы до такой степени, что, по крайней мере, теоретически, даже значительный взрыв не нарушит их. Вы можете врезаться в небольшой реактивный самолет в сторону одного из этих зданий, и это не разоблачит ядро. Фактически, как часть испытания, правительство США сделало то же самое с пустым защитным сосудом в 1988 году. NRC заявляет, что исследования, касающиеся воздействия сильной струи, все еще продолжаются.
Все это делает маловероятной чернобыльскую катастрофу, хотя Союз Заинтересованных Ученых пишет, что меньшие (но все еще опасные) радиационные утечки представляют собой реальную угрозу, к которой Соединенные Штаты не подготовлены должным образом.
Тем не менее, Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) разработала для каждого из 98 ядерных энергетических реакторов, работающих в стране, справочники по чрезвычайным ситуациям на сотни страниц. В них изложены инструкции о том, что должны делать ответчики в случае всевозможных отчасти вероятных до крайне маловероятных чрезвычайных ситуаций).
Эти руководства доступны на простом английском языке на веб-сайте СРН. Вот то, что для Пало-Верде, крупного завода в западной Аризоне. Вы можете найти инструкции о том, когда нужно добавлять большое количество бора в ядро (как только реактор не сможет нормально отключиться). Он видел, что делать, если вражеские силы атакуют завод (среди прочего, начать подготовку к региональной эвакуации, как только станет ясно, что эти силы могут вызвать значительную утечку радиации). И, в случае значительного количества радиоактивного материала, выходящего в атмосферу, в нем говорится, кто объявляет об эвакуации (губернатор Аризоны, основываясь на рекомендациях надзорных органов).
В этих планах нет подробностей о событиях в чернобыльском стиле, хотя с 11 сентября СРН разработал руководящие принципы для более экстремальных бедствий. Однако, по словам Хаффа, борьба с огнем на открытом урановом ядре всегда сводится к более или менее причудливым вариантам сброса бора и песка.
