Пeрвый взрыв нa Чeрнoбыльскoй AЭС oкaзaлся ядeрным

Швeдскиe учeныe выяснили, чтo вo время аварии на Чернобыльской АЭС в действительности произошел ядерный взрыв мощностью около 75 тонн в тротиловом эквиваленте. Для этого они проанализировали концентрации изотопов 133Xe и 133mXe в образцах череповецкой фабрики по сжижению воздуха, а также смоделировали погодные условия после катастрофы, используя недавно опубликованные подробные данные за 1986 год. Статья опубликована в Nuclear Technology.

———————-<cut>———————-

Авария на Чернобыльской атомной электростанции произошла ночью 26 апреля 1986 года. В результате производственного эксперимента персонал станции потерял контроль над реакцией, аварийная защита не сработала, и мощность реактора резко возросла с 0,2 до 320 гигаватт (тепловых). Большинство свидетелей указывают на два мощных взрыва, хотя некоторые говорят о большем количестве.

Согласно общепринятой версии, первый из двух взрывов объясняется тем, что заполнявшая системы охлаждения вода мгновенно испарилась, давление в трубах резко возросло и разорвало их. Затем разогретый пар начал взаимодействовать с циркониевой оболочкой топливных элементов, что привело к активному образованию водорода (пароциркониевая реакция), который сгорел взрывным образом в кислороде воздуха. В данной работе ученые ставят под сомнение природу первого взрыва и заявляют, что в действительности он был небольшим ядерным взрывом.

В пользу этой гипотезы авторы статьи приводят два основных аргумента.

Во-первых, через несколько дней после катастрофы ученые из радиевого института им. Хлопина зарегистрировали активность изотопов 133Xe/133mXe в жидком ксеноне, полученном на череповецкой фабрике по сжижению воздуха.

Вообще говоря, фабрика в основном производила жидкий азот и кислород для обеспечения нужд череповецкого металлургического комбината, однако побочным результатом ее работы являлось также выделение благородных газов из воздуха.

Радиоактивные изотопы ученые искали с помощью гамма-спектроскопии высокого разрешения. В результате приведенное к часу дня 29 апреля (примерно 83 часа после аварии) отношение активностей изотопов 133Xe/133mXe составило около 44,5 ± 5,5.

Изменение отношения активностей изотопов ксенона с течением времени для трех различных сценариев их образования. Короткая вертикальная черта отвечает данным с череповецкой фабрики

Чтобы объяснить это отношение, физики смоделировали происходящие в реакторе процессы с помощью разработанной ими ранее программы Xebate. Она учитывала, что помимо стандартной цепочки образования изотопов ксенона в результате изменения мощности реактора при подготовке к эксперименту (так называемое ксеноновое отравление) изотопы также производились в результате последовавшего ядерного взрыва мощностью около 75 тонн в тротиловом эквиваленте.

В нулевой момент соотношение активностей ядер 133Xe/133mXe, образовавшихся по этим двум сценариям, составляло 34,6 и 0,17 соответственно. Затем из-за разности периодов полураспада элементов это соотношение менялось, так что к моменту их регистрации равнялось отношению активностей в образцах с череповецкой фабрики.

Ученые отмечают, что из-за неопределенности в этом отношении мощность взрыва можно определить лишь приближенно, и на самом деле она лежит в интервале от 25 до 160 тонн с вероятностью 68 процентов (то есть в доверительном интервале 1σ).

Во-вторых, ученые смоделировали метеорологические условия над европейской частью СССР после аварии, используя недавно опубликованные подробные трехмерные погодные данные и современные алгоритмы расчета движения воздушных фронтов. Моделирование распространения изотопов ксенона ученые провели для семнадцати возможных высот его выброса в атмосферу, лежавших в интервале от нуля до восьми тысяч метров.

В результате ученые выяснили, что наблюдаемые активности изотопов ксенона в образцах с череповецкой фабрики (которая, кстати, находится в тысяче километров от ЧАЭС) можно объяснить только при предположении, что выброшенные во время взрыва изотопы поднялись на высоту около трех километров — при других высотах они попали бы в окрестности Череповца либо раньше, либо позже. Нужную высоту как раз мог обеспечить предложенный 75-тонный ядерный взрыв.

Результаты моделирования распространения изотопов ксенона над европейской частью СССР на момент 9:00 UTC 29 апреля. Черным кружком отмечен Чернобыль, белым — Череповец.

Кроме того, физики приводят еще три косвенных свидетельства в пользу своей гипотезы. Во-первых, после взрыва было обнаружено, что в юго-восточном квадранте ядра реактора исчезла двухметровая серпентиновая плита, заключенная в железную оболочку толщиной около четырех сантиметров.

Дальнейшие наблюдения показали, что ее расплавили тонкие направленные потоки высокотемпературной плазмы, которые как раз могли образоваться в результате ядерного взрыва. Во-вторых, сразу после аварии сейсмологи зарегистрировали два сигнала с амплитудами, соответствующими двум взрывам мощности около двухсот тонн, и разделенных двухсекундным интервалом.

При этом второй из взрывов можно объяснить выбросом водорода, а общепринятая теория первого взрыва дает гораздо меньшую оценку для мощности (тогда как гипотеза ядерного взрыва как будто бы укладывается в эти рамки).

В-третьих, несколько очевидцев заявляли, что они видели яркую голубую вспышку над реактором. С другой стороны, известно, что при неконтролируемых ядерных реакциях из-за возбуждения молекул кислорода и азота в воздухе возникает голубоватое свечение.

Припять сегодня

Тем не менее, профессор Рафаэль Арутюнян, заместитель директора Института безопасного развития атомной энергетики РАН, скептически относится к результатам, полученным шведскими учеными.

По его словам, с одной стороны, сам факт разгона неуправляемой цепной реакции в момент первого взрыва в реакторе уже давно известен специалистам, с другой стороны, оценка мощности этого ядерного взрыва сильно завышена.

«В этом нет ничего особенно нового, все соответствует общепринятой версии, что там был разгон, общеизвестно. Но оценка в 75 тонн вызывает большие сомнения, потому что данные, из которых они ее получают, слишком косвенные, слишком много факторов могли на них повлиять. Большинство оценок примерно на порядок меньше — специалисты говорят о 2-3 тоннах тротилового эквивалента. Кроме того, 75 тонн можно исключить из тривиальных соображений: осталось бы что-то от реактора, если бы в него заложили 75 тонн тротила? При этом напрямую просчитать этот взрыв практически невозможно — одно дело считать процессы в целом реакторе, а другое — в таком разваливающемся устройстве. Там одновременно за миллионные доли секунды идут тысячи процессов, со всем этим не справится ни один суперкомпьютер. Эту задачу можно решить с привлечением разного рода упрощений и эмпирических методов, но ресурс, который в это нужно вложить, слишком велик. Неясно, в чем практический смысл такой работы, причины Чернобыльской аварии уже исследованы, изменения в конструкции реакторов внесены, знание точной механики взрыва в это ничего не добавит».