Что такое слоновья нога в чаэс
Китайский синдром Чернобыля
Чем грозит «слоновья нога» из кориума в бассейне-барботёре
Ровно 32 года назад произошла крупнейшая в истории атомной энергетики авария на Чернобыльской атомной электростанции на Украине. В результате взрыва и последующего разрушения четвертого энергоблока электростанции в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. 30-километровая зона вокруг электростанции была объявлена зоной отчуждения. Но с тех пор многое поменялось. Безопаснее стало как в зоне отчуждения, так и внутри разрушенного энергоблока, где, однако, до сих пор сохраняется радиоактивное, не остывающее образование, приближаться к которому нельзя даже с соблюдением строжайших мер безопасности. Впервые обнаруженное в декабре 1986 года, оно за свой внешний вид и цвет получило название «слоновья нога».
В ночь с 25-го на 26 апреля на Чернобыльской атомной электростанции проводилась плановая остановка четвертого энергоблока для предупредительного ремонта и проведения обычных и нестандартных испытаний. Тогда планировалось, в частности, провести проверку режима выбега ротора турбогенератора. Этот режим был предложен генеральным проектировщиком в качестве еще одной меры аварийного электроснабжения — продолжающий вращаться по инерции ротор турбогенератора, теоретически, мог бы на некоторое время обеспечить электроэнергией питательные и главные циркуляционные насосы. Работа последних необходима даже на остановленном реакторе для его охлаждения, поскольку падение мощности в установке происходит плавно; даже спустя час после остановки остаточное энерговыделение составляет около 1,4–1,5 процента. Испытания режима выбега проводились и прежде, но заканчивались неудачно — напряжение падало быстрее, чем рассчитывал разработчик.
Вид на «Слоновью ногу»
Из-за взрывов реактор Чернобыльской АЭС получил серьезные повреждения, в том числе и в системе парораспределения. В образовавшиеся пробоины стала стекать расплавленная радиоактивная масса — превратившиеся в лаву тепловыделяющие элементы. Растекаясь, эта лава, содержащая в себе уран и цирконий (топливо и покрытие тепловыделяющих элементов), смешивалась с обломками бетона, песком и металлическими элементами конструкции. По системе охлаждения и парораспределения этот расплав, получивший название «чернобылит», растекался на протяжении почти недели, пока не дошел до бассейна-барботёра. Так называется специальный резервуар с холодной водой, куда при нештатных ситуациях сбрасываются излишки пара из системы охлаждения, который затем конденсируется. Ликвидаторы аварии опасались, что лава из активной зоны реактора может расплавить его дно, проникнуть в почву и заразить водоносные слои.
Схема реактора четвертого энергоблока после взрывов. Буквами «Б-Б» обозначены уровни бассейна-барботёра
Проникнуть в бассейн-барботёр, где был зафиксирован очень высокий уровень радиации, исследователям удалось только в декабре 1986 года. Там они увидели огромную расплывшуюся каплю с серой, местами черной, блестящей поверхностью. Замеры показывали излучение около восьми тысяч рентген в час на поверхности капли, которую за внешний вид назвали «слоновьей ногой». Сперва исследователи решили, что она состоит из расплавленного свинца — первое время после аварии на четвертом энергоблоке в зону реактора с вертолетов сбрасывали свинцовые блоки. Предполагалось, что свинец будет отбирать часть тепла и, расплавляясь, повышать площадь теплообмена. Это должно было погасить мощность расплавленной активной зоны. Через некоторое время после находки с большим трудом, короткими подходами буквально на пару секунд, исследователям удалось собрать несколько образцов «слоновьей ноги».
Схема помещений бассейна-барботёра с указанием положения лавообразных топливосодержащих масс, включая «Слоновью ногу»
Для того чтобы предотвратить распространение радиоактивных элементов из разрушенного четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС, к ноябрю 1986 года над ним в спешном порядке построили изоляционное сооружение. Оно получило официальное название «Укрытие» и неофициальное — «Саркофаг». Конструкцию возвели всего за 206 дней. Срок ее службы прогнозировался в 20–40 лет. В 2007 году началось строительство «Укрытия-2», арочного защитного сооружения, которое в 2017 году надвинули на четвертый энергоблок поверх «Саркофага». Полностью строительные и герметизирующие работы над конструкцией планируется завершить в 2018 году. С этих пор проникнуть под «Саркофаг» будет невозможно (изначально в конструкции первого укрытия были предусмотрены технологические входы для исследователей и контролирующих инженеров).
И хотя теперь уже двойное укрытие должно предотвратить распространение радиоактивных веществ воздушным путем, полной безопасности оно, вероятно, не обеспечит. Некоторые эксперты полагают, что «слоновья нога» в будущем может стать причиной новой катастрофы. Предполагается, что она продолжает плавить бетонное основание под собой и в конце концов пройдет сквозь бетон в почву, оттуда сможет достичь водяных слоев. Это, в свою очередь, приведет к отравлению подземных источников воды и даже новому взрыву. Все это напоминает так называемый «китайский синдром». Так в 1970-х годах было принято с насмешкой называть опасения ученых, предупреждавших, что расплавление активной зоны реактора может выйти за защитную оболочку реактора. Шутники тогда говорили, что расплав из активной зоны пройдет Землю насквозь и выйдет где-то на территории Китая.
Этот фантастический сценарий в 1979 году даже вдохновил американского режиссера на съемку фильма с тем же названием — «Китайский синдром», который вышел на экраны за несколько недель до аварии на Три-Майл-Айленд. В 1980-х годах про этот синдром забыли, но вспомнили снова, и уже всерьез, в 2017 году. Тогда при очередном обследовании японской атомной электростанции Фукусима-1, пострадавшей от землетрясения в 2011 году, выяснилось, что активная зона реактора второго блока Фукусимы-1 расплавилась и просочилась за внешний контур. В частности, исследователи обнаружили, что участок фальшпола под реактором площадью один квадратный метр полностью расплавился. Исследования на японской электростанции продолжаются.
Исследователь Артур Корнеев, заместитель директора объекта «Укрытие» на ЧАЭС, осматривает «Слоновью ногу». Артефакты на снимке — действие радиации на фотопленку. Бассейн-барботёр ЧАЭС, 1996 год
Знаменитая фотография из Чернобыльской АЭС — это селфи с длинной выдержкой
Артур Корнеев, зам. директора объекта «Укрытие» на Чернобыльской АЭС, изучает ядерную лаву (так называемую «слоновью ногу»), Чернобыль, 1996. Фото: Министерство энергетики США
На первый взгляд, трудно понять, что происходит на фотографии. Из-под пола словно вырос гигантский гриб, а призрачные люди в касках как будто работают рядом с ним.
Удивительно, но, по всей вероятности, он ещё жив. История, как США получили во владение уникальную фотографию человека в присутствии невероятно токсичного материала сама по себе окутана тайной — также как и причины, зачем кому-то понадобилось делать селфи рядом с горбом расплавленной радиоактивной лавы.
Фотография впервые попала в Америку в конце 90-х, когда новое правительство получившей независимость Украины взяло под контроль ЧАЭС и открыло Чернобыльский центр по проблемам ядерной безопасности, радиоактивных отходов и радиоэкологии. Вскоре Чернобыльский центр пригласил другие страны к сотрудничеству в проектах ядерной безопасности. Министерство энергетики США распорядилось оказать помощь, направив соответствующий приказ в Pacific Northwest National Laboratories (PNNL) — многолюдный научно-исследовательский центр в Ричленде, шт. Вашингтон.
Когда радиоактивный дым поднялся над станицей, отравляя окружающую землю, снизу сжижились стержни, расплавившись через стенки реактора и сформировав субстанцию под названием кориум.
Кориум вытекает как лава из клапана системы парораспределения
Кориум формировался за пределами научно-исследовательских лабораторий минимум пять раз, говорит Митчелл Фармер (Mitchell Farmer), ведущий инженер-ядерщик в Аргоннской национальной лаборатории, ещё одном учреждении Министерства энергетики США в окрестностях Чикаго. Однажды кориум сформировался на реакторе Three Mile Island в Пенсильвании в 1979 году, однажды в Чернобыле и три раза при расплавлении реактора в Фукусиме в 2011 году. В своей лаборатории Фармер создал модифицированные версии кориума, чтобы лучше понять, как избежать подобных происшествий в будущем. Исследование субстанции показало, в частности, что полив водой после формирования кориума в реальности препятствует распаду некоторых элементов и образованию более опасных изотопов.
Ледбеттер не может вспомнить, где конкретно он добыл эти фотографии. Он составил фотобиблиотеку почти 20 лет назад, и веб-сайт, где они размещаются, до сих пор в хорошей форме; только уменьшенные копии изображений потерялись. (Ледбеттер, всё ещё работающий в PNNL, был удивлён узнать, что фотографии до сих пор доступны в онлайне). Но он точно помнит, что никого не отправлял фотографировать «слоновью ногу», так что её, скорее всего, прислал кто-то из украинских коллег.
Фотография начала распространяться по другим сайтам, а в 2013 году на неё наткнулся Кайл Хилл (Kyle Hill), когда писал статью о «слоновьей ноге» для журнала Nautilus. Он отследил её происхождение до лаборатории PNNL. По его наводке я отправился на этот сайт в поисках новой информации. Покопавшись немного в коде CSS, я нашёл давно потерянное описание фотографии: «Артур Корнеев, зам. директора объекта Укрытие, изучает ядерную лаву «слоновью ногу», Чернобыль. Фотограф: неизвестен. Осень 1996». Ледбеттер подтвердил, что описание соответствует фотографии.
Артур Корнеев — склонный к мрачным шуткам инспектор из Казахстана, который занимался образованием сотрудников, рассказывая и защищая их от «слоновьей ноги» с момента её образования после взрыва на ЧАЭС в 1986 году. Насколько я могу сказать, последним с ним разговаривал репортёр NY Times в 2014 году в Славутиче — городе, специально построенном для эвакуированного персонала из Припяти (ЧАЭС).
Увеличенное изображение Корнеева
Мне не удалось найти Корнеева для интервью, но можно и так сложить вместе подсказки, которые есть на фотографии, чтобы объяснить её. Я видел много других похожих фотографий разрушенного ядра, и все они сделаны Корнеевым, так что этот снимок можно считать старым добрым селфи. Вероятно, он сделан с более длинной выдержкой, чем другие фотографии, чтобы фотограф успел появиться в кадре, что объясняет эффект движения и то, почему наголовный фонарь выглядит как молния. Зернистость фотографии, вероятно, вызвана радиацией.
Для Корнеева это конкретное посещение энергоблока было одним из нескольких сотен опасных походов к ядру с момента его первого дня работы в последующие дни после взрыва. Его первым заданием было выявлять топливные отложения и помогать замерять уровни радиации («слоновья нога» изначально «светилась» более чем на 10 000 рентген в час, что убивает человека на расстоянии метра менее чем за две минуты). Вскоре после этого он возглавил операцию по очистке, когда с пути иногда приходилось убирать цельные куски ядерного топлива. Более 30 человек погибло от острой лучевой болезни во время очистки энергоблока. Несмотря на невероятную дозу полученного облучения, сам Корнеев продолжал возвращаться в спешно построенный бетонный саркофаг снова и снова, часто с журналистами, чтобы оградить их от опасности.
В 2001 году он привёл репортёра Associated Press к ядру, где уровень радиации был 800 рентген в час. В 2009 году известный беллетрист Марсель Теру написал статью для Travel + Leisure о своём походе в саркофаг и о сумасшедшем провожатом без противогаза, который издевался над страхами Теру и говорил, что это «чистая психология». Хотя Теру именовал его как Виктора Корнеева, по всей вероятности человеком был Артур, поскольку он опускал такие же чёрные шутки через несколько лет с журналистом NY Times.
Впрочем, чувство юмора Корнеева осталось неизменным. Похоже, он ничуть не жалеет о работе своей жизни: «Советская радиация, — шутит он, — лучшая радиация в мире».
Чернобыль, название города в тогдашнем Советском Союзе или нынешней Украине, который помнят как место ужасного бедствия, являясь одной из самых мрачных частей истории человечества.
Чернобыльская катастрофа:
Ночью 26 апреля 1986 года взорвался четвертый реактор на атомной электростанции в городе Чернобыль. В считанные секунды он превратился в место ядерной катастрофы, которая нанесла смертельную радиоактивность России, Украине и даже Беларуси.
Чернобыльская катастрофа, 1986
Причиной Чернобыльской катастрофы является человеческий фактор ― неправильная конструкция реактора, который эксплуатировался с недостаточно подготовленным персоналом. Чтобы узнать больше о Чернобыльской катастрофе и ее нынешнем состоянии, прочтите это статью.
Слоновья нога:
Затвердевшая лава кориума, которая расплавилась через подвал Чернобыльского ядерного реактора в 1986 году. Когда была сделана эта фотография, через 10 лет после катастрофы 1986 года, «Слоновья лапа» испускала только одну десятую радиации, которую она когда-то имела. Тем не менее, всего 500 секунд воздействия оказались бы фатальными. Изображение расплывчатое и в некоторых местах чрезмерно освещено из-за высокого уровня излучения в камере, повреждающего электронные устройства и пленку. © Викимедиа
Объект имеет структуру, похожую на кору, которая складывается в несколько слоев и имеет черноватый цвет, поскольку содержит графит. Популярное название «Слоновья нога» происходит от морщинистой формы и формы, напоминающей ногу слона. «Слоновья лапка» находится в парораспределительном коридоре Чернобыльской АЭС, на высоте 6 метров над землей, чуть ниже реактора № 4, под камерой 217 реактора.
Состав слоновьей лапки:
Ядерный графит, как правило, представляет собой любой тип синтетического графита высокой чистоты, специально предназначенный для использования в качестве замедлителя нейтронов или отражателя нейтронов в активной зоне ядерного реактора. Графит является важным материалом в ядерных реакторах из-за его исключительной чистоты и способности выдерживать чрезвычайно высокие температуры. Высокая чистота необходима, чтобы избежать поглощения нейтронов низкой энергии и образования нежелательных радиоактивных веществ.
Плотность Слоновьей лапы как вещества была чрезвычайно высокой, и было достаточно трудно принять дрель для отбора проб, установленную на роботе с дистанционным управлением, поэтому снайпера, наконец, вызвали на место происшествия и застрелили из Автомат Калашникова издалека. Деталь была уничтожена, и был взят образец для исследования компонентов.
Масса в значительной степени однородна, хотя деполимеризованное силикатное стекло иногда содержит кристаллические зерна циркона. Эти зерна циркона не имеют удлиненной формы, что свидетельствует об умеренной скорости кристаллизации. Поскольку дендриты диоксида урана быстро развивались при высоких температурах в лаве, циркон начал кристаллизоваться во время медленного охлаждения лавы.
Хотя распределение частиц урана неоднородно, радиоактивность массы распределена равномерно. Во время аварии бетон под реактором 4 горел горячим паром и был разбит застывшей лавой и впечатляющими неизвестными кристаллическими формами, названными «чернобылиты».
По состоянию на июнь 1998 года внешние слои слоновьей лапки начали крошиться и превращаться в пыль, и вся масса начала трескаться.
Смертоносность слоновьей ноги:
С точки зрения летальности Слоновья лапа по сей день считается самой токсичной массой в мире. На момент открытия радиоактивность возле «Слоновьей ноги» составляла примерно 8,000 рентген, или 80 грей в час, что доставляло смертельную дозу в 4.5 грей менее чем за 300 секунд.
«Слоновья лапа» пробила по крайней мере 2 метра бетона со своего прошлого места. Высказывались опасения, что продукт продолжит проникать глубже в почву и вступать в контакт с грунтовыми водами, что приведет к загрязнению питьевой воды в этом районе и приведет к болезням и смертям. Однако до 2020 года масса практически не перемещалась с момента ее открытия и, по оценкам, будет лишь немного теплее окружающей среды из-за тепла, выделяемого в результате продолжающегося распада ее радиоактивных компонентов process этот процесс известен как радиоактивный распад.
Что такое радиоактивный распад?
Что радиация делает с человеческим телом?
Не все радиоактивные реакции одинаковы. Когда чрезмерное количество радиоактивного материала попадает в тело или при прикосновении, мы можем столкнуться с различными физическими и психическими проблемами. Радиоактивные лучи при контакте с людьми разрушают живые клетки или вызывают аномальное поведение клеток. Альфа- и бета-лучи реагируют на внешние части нашего тела, в то время как гамма-лучи создают деформации в клетках, включая внутренние микрочастицы нашего тела.
Небольшое количество радиации, но более длительное пребывание может быть вредным для человека. Количество радиации немного выше, но оно может не быть вредным для человека из-за непродолжительного пребывания. Риск развития рака и лейкемии высок из-за радиоактивной активности. Кроме того, радиоактивность также является причиной физических и психических расстройств новорожденных и детей. Потребление нашим человеческим организмом различных уровней радиации за один день привело к многочисленным реакциям. Хотя он варьируется в зависимости от физических способностей, следующие два списка можно рассматривать как приблизительные идеи в качестве общих способностей.
Реакции нашего организма на дневной прием радиации:
Чтобы узнать больше о том, что происходит со смертельной жертвой радиации, прочитайте о Хисаши Оучи, самая страшная жертва ядерной радиации, которую против его воли продержали в живых 83 дня.
Вывод:
Чернобыльская катастрофа и слоновья нога:
Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Радиоактивное месиво Чернобыля под названием «слоновья нога» по-прежнему смертельно опасно
За 30 секунд можно получить такую дозу, после которой спустя неделю вы почувствуете головокружение и усталость. Две минуты облучения, и у вас вскоре начнется кровотечение. Четыре минуты: рвота, диарея, повышенная температура. 300 секунд, и жить вам останется два дня.
К осени 1986 года команды ликвидаторов, боровшиеся с ядерной катастрофой в Чернобыле, добрались до подземного коридора в основании аварийного реактора номер четыре. Внутри так называемого бассейна-барботера они нашли черную лаву, которая протекла прямо из активной зоны. Самое знаменитое образование там было твердым, и датчики радиации строго предупредили ликвидаторов о том, что приближаться к нему нельзя. Они выдвинули из-за угла камеру на штативе и сняли эту массу, дав ей мрачное название «слоновья нога». Согласно сделанным в то время замерам, все еще горячая часть расплавленного стержня излучала такое количество радиации, что смертельную дозу можно было получить за 300 секунд.
«Слоновья нога» может до сих пор оставаться самым опасным отходом на планете.
А поскольку раскаленное сердце реактора уже не защищали тонны стали и бетона, активная зона больше не охлаждалась. Началось расплавление.
Когда мы говорим о расплавлении активной зоны, это не просто какая-то метафора. Используемые в качестве топлива радиоактивные материалы все больше нагреваются из-за неконтролируемого выброса частиц большой энергии, и это происходит до тех пор, пока они буквально не расплавятся, превратившись в нечто напоминающее лаву. В Чернобыле потеря охлаждающей воды вызвала расплавление топлива, часть которого была выброшена в атмосферу. Но другая часть топлива стекла под реактор в бассейн, проплавив его основание. Поток радиоактивной лавы, текший по трубам и прожигавший бетон, постепенно охладился и застыл. В результате образовалось скопление сталактитов и сталагмитов, покрытое затвердевшей лавой, а также большая черная масса, которую позднее назвали «слоновьей ногой».
Опасная игра смертельного тарана
Радиоактивные атомы нестабильны. С такими элементами как водород особых проблем нет, поскольку у него ядро состоит из одного-единственного протона; а вот с ураном, в наиболее распространенном изотопе которого 92 протона и 146 нейтронов, нам повезло меньше. Ядра этих крупных атомов испускают электроны, протоны и нейтроны, трансформируя их вплоть до того, как, скажем, из плутония со временем не получится стабильный элемент свинец.
Излучаемые радиоактивными атомами частицы — это ионизирующее излучение. У них достаточно энергии, чтобы пробиться через атомы и молекулы, в которые они врезаются. (В этом его отличие от неионизирующего излучения типа порождаемого вашим сотовым телефоном, у которого недостаточно энергии, чтобы нарушить атомные связи.)
Такое излучение повышает риск заболевания раком, поскольку эти разрушительные частицы играют в нашем организме роль опасного тарана. Наши ДНК содержатся в хромосомах — этих пакетах из миллиардов генетических строительных кирпичиков, стоящих подобно крепостной стене в удивительно четкой последовательности. Но таран радиации способен пробить эту кирпичную кладку или изменить связи, которые удерживают ДНК (и прочие важные молекулы) вместе. А когда главным компонентам нанесен существенный ущерб, клетки в своей работе начинают давать сбои, что может привести к летальному исходу. Например, нанесенный ущерб может привести к бесконтрольному размножению клеток, что вызывает раковую опухоль.
Вскоре после аварии в Чернобыле туда перебросили почти 600 000 человек, чтобы те сдержали распространение радиации. Сознательно или нет, но многие из них шли на большие жертвы. Более 30 человек умерли в течение нескольких месяцев после аварии, а многие тысячи получили такую дозу радиации, которая больше нормы на всю человеческую жизнь. Это определенно стало причиной повышения заболеваемости раком среди этих людей.
Превышение дозы
В декабре того года исследователи обнаружили «слоновью ногу». Поперек она достигает нескольких метров и излучает столько радиации, что находиться рядом с ней дольше нескольких секунд нельзя. Но несмотря на это, у нас есть фотографии этой смертоносной массы. Откуда?
На безопасном расстоянии рабочие-ликвидаторы соорудили хитроумное приспособление типа камеры на колесах и придвинули ее на минимальное расстояние к «слоновьей ноге». В результате тщательного анализа удалось выяснить, что она состоит не только из ядерного топлива. На самом деле, топлива там совсем небольшой процент, а остальная масса это бетон, песок и куски крышки. Все это расплавилось и единым конгломератом стекло вниз. Этот материал назвали «чернобылитом» по месту его появления. Со временем «слоновья нога» начала разрушаться. С нее стала слетать пыль, а на поверхности появились трещины. Но на протяжении многих лет она остается слишком опасной, чтобы приблизиться к ней.
Мы не знаем, что случилось с теми, кто ее сфотографировал, но нам известно, что не все попытки изучения этой массы были так же безопасны, как установка камеры за углом. На некоторых снимках мы видим, как рабочий непосредственно касается этой массы. Надо было брать образцы, надо было получать об этой массе как можно больше информации.
Когда делали эти снимки спустя десять лет после аварии, «слоновья нога» излучала в 10 раз меньше радиации, чем раньше. Тем не менее, всего за 500 секунд облучения такой степени у человека могут появиться слабые признаки лучевой болезни. А час с небольшим такого облучения окажется смертельным. «Слоновья нога» по-прежнему опасна, но любознательность человека и стремление не допустить новых ошибок заставляет нас возвращаться к ней снова и снова.
Хотя бетона в чернобыльском саркофаге столько, что его хватило бы на треть небоскреба Эмпайр-стейт-билдинг, эта конструкция со временем разрушается, грозя снова подвергнуть радиации окрестные территории. Сейчас разрабатываются планы, нацеленные на то, чтобы к 2015 году «слоновья нога» снова была надежно закрыта.
300 секунд, 100 лет
Кайл Хилл — автор научных статей и блогер Scientific American. Он пишет для Slate, Wired, Popular Science, Skeptical Inquirer и io9. Он также работает научным сотрудником образовательного фонда им. Джеймса Рэнди (James Randi Educational Foundation).
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.