Цепная реакция и тепловыделение в реакторной зоне в общих чертах протекают следующим образом: ядро урана под воздействием нейтрона делится на два осколочных ядра. При этом выделяются новые нейтроны. Они в свою очередь вызывают деление других ядер урана.

Но не все нейтроны участвуют в цепной реакции. Некоторые из них поглощаются материалами конструкции реактора или выходят за пределы активной зоны. Цепная реакция начинается только тогда, когда хотя бы один из образовавшихся нейтронов принимает участие в последующем делении атомных ядер. Это условие характеризуется коэффициентом эффективности размножения (Кэф), который определяется как отношение числа нейтронов данного поколения к числу нейтронов предыдущего поколения. При значении этого коэффициента равном 1 в реакторе происходит самоподдерживающаяся цепная реакция деления постоянной интенсивности. Это состояние реактора называется критическим. При значении Кэф меньше 1 процесс деления ядер урана будет затухающим (подкритичное состояние), а при Кэф больше 1 интенсивность деления и мощность реактора будут нарастать ( надкритичное состояние). Осколки атомных ядер, разлетаясь с большой скоростью, взаимодействуют с другими ядрами и тормозятся в своем движении. При потери кинетической энергии осколков и происходит выделение тепла.

При нахождении реактора в надкритичном состоянии нарастание цепной реакции происходит неуправляемом режиме, что может привести к ядерному взрыву. Для регулирования скорости протекания цепной реакции применяются стержни из материалов поглощающих нейтроны - бористой стали или карбида бора. Они вводятся (или выводятся) из активной зоны реактора увеличивая или уменьшая количество нейтронов и соответственно ускоряя или замедляя течение цепной реакции.

Конструкторами РМБК предусматривалось, что реактор должен иметь ряд противоаварийных систем. Это система управления и защиты реактора, включающая в себя 211 твердых стержней-поглотителей и аппаратура контроля за уровнем и распределением нейтронного потока. Она обеспечивает пуск, ручное и автоматическое регулирование мощности, плановую и аварийную остановке реактора. Последняя автоматически осуществляется по сигналам аварийной защиты или при нажатии кнопки.

Кроме того, на ЧАЭС были предусмотрены защитные системы на случай если авария все-таки произойдет. В случае разрыва труб контура циркуляции теплоносителя, включалась система аварийного охлаждения реактора (САОР) подававшая воду из гидроемкостей в технологические каналы для экстренного охлаждения рабочей зоны реактора. Конструкторы и средства информации утверждали, что система аварийной защиты РМБК на Чернобыльской АЭС такова, что в состоянии без вмешательства человека, то есть автоматически предотвратить серьезные последствия предусмотренных проектом отказов. Следовательно любая крупная авария, по их мнению могла быть локализована не принося ощутимого вреда здоровью людей, окружающей среде. Однако дальнейшие события доказали мягко говоря несостоятельность подобных утверждений.

Так что же произошло на Чернобыльской АЭС ?

Основные причины аварии

День 25 апреля 1986 года на 4-м энергоблоке ЧАЭС планировался не совсем как обычный. Предполагалось остановить реактор на планово-предупредительный ремонт. Но перед заглушением ядерной установке руководство ЧАЭС планировало провести некоторые эксперименты. Перед остановкой были запланированы испытания одного из турбогенераторов станции в режиме выбега с нагрузкой собственных нужд блока. Суть этого эксперимента заключается в моделировании ситуации, когда турбогенератор может остаться без своей движущей силы, то есть без подачи пара. Для этого был разработан специальный режим, в соответствии с которым при отключении пара за счет инерционного вращения ротора генератор какое-то время продолжал вырабатывать электроэнергию, необходимую для собственных нужд, в частности для питания главных циркуляционных насосов. Обратимся к хронологии событий Итак 25 апреля 1986 года

1ч. 00 мин. - согласно графику остановки реактора на планово-предупредительный ремонт персонал приступил к снижению мощности аппарата работавшего на номинальных параметрах.

13ч. 05 мин. - при тепловой мощности 1600 МВт. отключен от сети турбогенератор №7, входящий в систему 4-го энергоблока. Электропитание собственных нужд перевели на турбогенератор №8

14ч. 00 мин. - в соответствии с программой испытаний отключается система аварийного охлаждения реактора. Поскольку реактор не может эксплуатироваться без системы аварийного охлаждения, его необходимо было остановить. Но разрешение на глушение аппарата не было дано. И реактор продолжал работать без системы аварийного охлаждения (САОР).

23ч. 10 мин. - получено разрешение на остановку реактора. Началось снижение его тепловой мощности до 1000-700 МВТ в соответствии с программой испытаний. Но оператор не справился с управлением, в результате чего мощность аппарата упала почти до 0. В таких случаях реактор должен глушиться. Но персонал не посчитался с этим требованием. Начали подъем мощности.

1ч. 00 мин. 26 апреля - персоналу удалось поднять мощность до уровня 200 МВт (тепловых) вместо положенных 1000-700.

1ч. 03 мин. - К шести работающим насосам подключили еще два, для повышения надежности охлаждения реактора после испытаний.

1ч. 20 мин. - Для удержания мощности реактора из него были выведены стержни автоматического регулирования, нарушив строжайший запрет работать на реакторе без определенного запаса стержней - поглотителей нейтронов. В тот момент в реакторе находилось только шесть стержней, что примерно вдвое меньше предельно допустимой величины.

1ч. 23 мин. - Оператор закрыл клапана турбогенератора. Подача пара прекратилась. Начался выбег турбины. В момент отключения второго турбогенератора должна была сработать еще одна система защиты по остановке реактора. Но персонал отключил ее, чтобы повторить испытания если первая попытка не удастся. В результате возникшей ситуации реактор попал в неустойчивое состояние, что привело к появлению положительной радиоактивности и разогреву реактора.

1ч. 23 мин. 40 сек. -начальник смены 4-го энергоблока поняв опасность ситуации дал команду нажать кнопку самой эффективной аварийной защиты. Поглощающие стержни пошли вниз, но через несколько секунд остановились. Попытки ввести их в реакторную зону не удались. Реактор вышел из под контроля. Произошел взрыв.

Таким образом, можно кратко определить шесть основных причин аварии на 4-м энергоблоке:

Первое - снижение оперативного запаса радиоактивности, то есть уменьшение количества стержней-поглотителей в активной зоне реактора ниже допустимой величины.

Второе - неожиданный провал мощности реактора, а затем работа аппарата при мощности меньшей, чем было установлено программой испытаний.

Третье - подключение к реактору всех восьми насосов с превышением расходов по ЦГН.ё

Четвертое - блокировка защиты реактора по уровню воды и давлению пара в барабане-сепараторе.

Пятое - блокировка защиты реактора по сигналу отключения пара от двух турбогенераторов.