Майкл ДиМеркурио - Подводные лодки

В реакторе, где в качестве охлаждающего вещества используется газ, охлаждающее вещество, которое переносит тепло к паровым котлам, не выполняет роли модератора. В этом случае модератор требуется добавлять в активную зону реактора в виде графита. В воде лишь водород выступает в качестве модератора. Атомы кислорода в воде связывают электроны двух атомов водорода, так что атомы водорода, «торчащие» с двух сторон молекулы воды, на самом деле протоны в чистом виде, которые имеют такой же молекулярный вес, что и нейтроны. И, подобно бильярдному шару, нейтрон теряет скорость, когда он сталкивается с объектом такого же размера, как и он. Бильярдный шар, отталкиваясь от борта, передает минимум энергии массивному столу. Если же он сталкивается с объектом, соотносимым с ним по массе, т. е. шаром, то энергия перелается тому шару, с которым он сталкивается, а сам он останавливается. Точно так же водород воды замедляет нейтроны до такой степени, чтобы они были способны столкнуться с ядром урана для того, чтобы произошла еще одна реакция.

Плотность воды имеет большое значение для ее эффективности в качестве модератора. При 150 °C вода имеет гораздо большую плотность, чем при 260 °C. Итак, если реактор работает стабильно при 260 °C, и неожиданно вода при 150 °C впрыскивается в активную зону реактора, то холодная вода замедляет нейтроны гораздо эффективнее, меньшее их число вырывается наружу. Соответственно происходит большее количество ядерных реакций и повышается мощность реактора. Если одна петля из двух временно не выполняет свою функцию, то вода в ней может остыть до 121 °C. Неожиданно насосы этой петли начинают качать воду внутрь активной зоны реактора, При этом мощность реактора возрастает до 10 000 %. Произойдет взрыв пара и корпус гарантированно получит повреждения. Это и называется «несчастный случай с холодной водой». Вот поэтому реактор, работающий с системой охлаждения, в которой остается лишь одна петля, представляет большую опасность.

Чтобы восстановить незадействованную петлю, реактор специально приостанавливают. Затем включают насосы петли, и лишь потом реактор снова запускают, используя процедуру быстрого запуска. Это называется «вниз-и-вверх», и эту процедуру можно производить, не поднимаясь на поверхность.

Другие неполадки тоже могут иметь место, но они не идут ни в какое сравнение по опасности с только что описанными.

• Неполадки в системе защиты реактора происходят, когда вода вытекает из защитной ёмкости реактора, что приводит к резкому повышению уровня радиоактивного излучения.

• Неполадки в системе очистки охлаждающей жидкости происходят, когда фильтр из смолы, который очищает охлаждающую жидкость от микроскопических металлических частиц высокой радиоактивности, выходит из строя. Повышается уровень радиоактивности охлаждающей жидкости, что приводит к заражению команды.

• Может выйти из строя механизм управления рычагом, топливо испаряется, и повышается уровень радиоактивности.

• Бывает еще хуже; комбинация неполадок в системе управления рычагом и потери давления.

• Может произойти коррозия топливного модуля и заражение охлаждающей жидкости в основной петле.

• И, наконец, течь первой-второй степени может образоваться в трубах парового котла, что сделает радиоактивной паровую петлю. А так как часть этой петли вентилируется атмосферным воздухом с помощью оборудования в машинном отделении, которое берет газы из паровой петли, в корпус подлодки попадет радиация от подобной течи.

С этими неполадками подлодка может функционировать до тех пор, пока не удастся зайти в порт. Или реактор может быть приостановлен, а подлодка всасывать воздух с помощью дизеля и использовать аварийный мотор, пока не подоспеет буксир.

На американском флоте ни разу не происходило крупных аварий ядерных реакторов, повлекших за собой выход оборудования из строя или жертвы среди личного состава. В русском флоте ситуация обстоит по-другому. Более 500 человек погибли во время несчастных случаев на русских подлодках, многие из которых произошли из-за неполадок в реакторе. Некоторые из них случились во время строительства или дозаправок, другие — на море.

• В 1960 году на подлодке К-8 класса «Ноябрь» произошла утечка ядерного топлива первой-второй степени. В результате вся подлодка оказалась заражена, а команда подверглась воздействию излучения, равного 200 рентгенам и более.

• Команда вынуждена была войти в реакторный отсек, чтобы попытаться устранить неполадку и восстановить приток воды к реактору. Попытка спасла-таки подлодку, по члены экипажа подверглись сильнейшему облучению: 8 человек умерли после получения дозы в 5000 бар.

• В 1968 году на подлодке К-27 произошёл сбой в защитной системе реактора. Когда индикаторы на панели управления реактором показывали падение мощности, это происходило из-за течи воды из защитной ёмкости. Система управления больше не давала объективного представления о состояния реактора. Вместо того чтобы показывать повышение мощности, как если бы защитные ёмкости были полны, приборы показывали низкий уровень радиации, а следовательно, падение мощности. Вода в защитной ёмкости замедляла быстрые нейтроны, позволяя оборудованию снимать уровень мощности. Без защитной ёмкости контрольное оборудование переставало «видеть» нейтроны, потому что они просачивались наружу и не замедлялись. Из-за утечки воды из ёмкости оборудование показывало снижение мощности, когда на самом деле мощность росла. Чтобы вернуть мощность на прежний уровень, который, как считали операторы, должен быть, они повернули рычаги (но на самом деле уровень мощности реактора был высок). Это действие перегрузило реактор, и 20 % топлива расплавилось. Позже операторы поняли, что произошёл сбой в системе управления, но к этому времени урон был настолько велик, что судно пришлось затопить несколько лет спустя в Карском море.

• В 1982 году на подлодке К-123 класса «Альфа» произошла утечка топлива первой-второй степени, но в реакторе «Альфы» в качестве охлаждающей жидкости использовался жидкий металл (смесь висмута и свинца). В результате неполадки 2 тонны жидкого металла вылились в реакторный отсек. В итоге реактор испытал недостаток охлаждающей жидкости, и топливо внутри него расплавилось. Реактор был настолько серьезно поврежден, что потребовалось целых 9 лет, чтобы восстановить его.

• В 1985 году подлодка К-314 класса «Виктор-1» остановилась на заправку в заливе Чашма, недалеко от Владивостока. Во время заправки крышка реактора была поднята неправильно, в результате чего были сдвинуты рычаги управления. В реакторе ускорился процесс распада частиц. В итоге 6 километров полуострова Шотово были заражены, погибли 10 человек.

• В 1989 году на подлодке К-192 класса «Эхо-II» произошла утечка охлаждающей жидкости, в результате которой были загрязнены воды Норвежского и Баренцева морей.

Другие 14 неполадок на русских атакующих подлодках имели менее суровые последствия и поэтому стали объектом не столь пристального внимания.

Рем — единица, призванная хоть как-то стандартизировать дозу излучения для гамма-лучей и нейтронов. Для половины людей смертельной является доза в 1000 бар. Если вы получили дозу в 1500 бар и более, то вряд ли вы выживете. Даже доза в 10 бар может принести большой вред, если излучение пришлось в район головного мозга. Безвредная доза равна 0,1 бар и менее.

Ядерный реактор на подлодке должен быть защищен 4-мя факторами:

• Отличный продуманный дизайн, который учитывал бы безопасную эксплуатацию и обслуживание.

• Высокопрофессиональные операторы и обслуживающий персонал.

• Периодические проверки процедур эксплуатации и обслуживания со стороны организаций, отвечающих за ядерную безопасность.

• Постоянное повышение квалификации персонала, а также обращение к материалам предыдущих трагедий, произошедших на флоте.

Эти четыре фактора были обозначены адмиралом Химаном Риковером, отцом американского атомного флота.

Реактор SL-1 был прототипом морского ядерного реактора. Пилотный экземпляр реакторов этого класса обслуживался в местечке Айдахо Фолз, когда поступил сигнал о радиоактивном заражении местности из отдаленного пожарного отделения. Спасатели пришли к выводу, что уровень радиации слишком высок, чтобы продолжать поиски. К тому времени они обнаружили тела трёх операторов. Дальнейшее расследование инцидента постановило, что причинами аварии могла стать, во-первых, несовершенная конструкция реактора — реактор мог достигнуть критической массы только благодаря одному рычагу. Второе — рычаг, регулировавший химический состав внутри реактора, был спроектирован не лучшим образом: рычаги управления были подвержены коррозии. И последней причиной аварии могла явиться ошибка оператора, если один из операторов дернул рычаг управления активной зоной реактора слишком резко. Физические расчеты показали, что скорость движения рычага гораздо важнее в деле повышения скорости реакции, чем расстояние его движения. Поэтому рычаг, резко сдвинутый на миллиметр, может повлечь за собой гораздо более серьезные последствия, чем тот же рычаг, сдвинутый медленно на 10 миллиметров.