Як працює Запорізька АЕС та які небезпеки становить для нас російська окупація атомної станції? Читайте в книжці раідобіологинь Катерини Шаванової та Олени Паренюк «Страшне, прекрасне та потворне в Чорнобилі», яка вийшла у видавництві «Віхола». Уривок з книжки — на нашому сайті.
Це точно АЕС. Вона величезна.
Але чомусь розташована не в Запоріжжі.
За чутками, гендиректор МАГАТЕ Рафаель Ґроссі
про ЗАЕС
До війни Запорізька АЕС забезпечувала 20‒25 % загальної електрогенерації в Україні та половину всієї енергії, що вироблялась на АЕС. Логіка розміщення АЕС у нашій країні стає зрозумілою, якщо накласти їхнє розташування на індустріальну мапу: ливарні, машинобудівні, агротехнічні індустрії — все те, що споживає найбільше енергії, розташоване порівняно близько до АЕС.
Перший енергоблок ЗАЕС, на щастя, побудований за технологією ВВЕР, що відрізнялася від чорнобильських РВПК. Він був запущений у грудні 1984 року, і з того часу АЕС стабільно генерувала електроенергію для забезпечення індустріальних і суспільних потреб. Поруч із ЗАЕС було побудоване місто-супутник, Енергодар, у якому мешкають робітники АЕС та їхні сім’ї. Загальна кількість працівників ЗАЕС сягає 11 000 людей, а чисельність населення Енергодара — до 53 000. Як повелося, місто-супутник живиться енергією з АЕС, а також використовує гарячу (нерадіоактивну) воду з охолоджувальних контурів станції для опалення взимку.
4 березня 2022 року російські війська захопили контроль над атомною станцією.
Населення Енергодара вийшло на блокпости міста, утримуючи російських загарбників і пояснюючи їм, що «це ж генеруюча АЕС. Зупиніться. Невже ви хочете другого Чорнобиля?!..».
Певний час їх вдавалося стримувати, але що таке логіка і раціональне мислення для росіян, ми всі знаємо.
Уночі 4 березня російські війська почали обстрілювати територію станції освітлювальними ракетами, демонструючи, шо на своєму шляху зупинятися не планують. Енергетики були в шоці. Але залишалися незламними.
Після окупації Криму Україна втратила доступ до Севастопольського університету ядерної енергії та промисловості, де готували інженерів та операторів для АЕС. Ми не могли залишитись без навчальної інституції, тому функції втраченого ВНЗ розподілили по політехах країни, а навчальний центр із тренажерами облаштували на ЗАЕС. У процесі «переговорів» русня запустила в нього снаряд, що спричинило пожежу… І надалі використання центру стало неможливим. І не лише для українських енергетиків.
Пожежа, снаряди, а також постріл з танка в корпус, на щастя, зупиненого 1‑го енергоблока ЗАЕС змусили працівників станції впустити окупантів.
Війна дуже скоротила дистанції між людьми. О пів на другу ночі Олена прокинулася від дзвінка з уряду. «Олено. Обстрілюють ЗАЕС. Вона працює. Що робити, якщо вони влучать у реактори?!»
Олена не знала, що робити, тож умостилася в кріслі й провела ніч, читаючи статути МАГАТЕ й листуючись із колегами по всьому світові: «Росіяни бомблять найбільшу АЕС у Європі. Думаю, світовому ком’юніті з радіаційної безпеки варто знати про це. І готуватися до катастрофи».
А о п’ятій ранку, коли вона вже майже задрімала над телефоном, прилетіло в школу за 500 м від її будинку. Шибки, на щастя, витримали.
Аби зрозуміти, чим же небезпечна ситуація на ЗАЕС, варто розібратися, що ж відбувається на фізичному, моральному та політичному рівні.
Фізично
Для виробництва енергії людство використовує генератори струму. Щось має приводити їхній механізм у рух: паливо, що згоряє (як-от на ТЕС), вода, що падає на лопаті (як-от на ГЕС), або ж гаряча пара. Щось, що має високу енергію, крутить турбіну генератора — і він виробляє енергію. Загалом для електрики не так важливо, що крутить турбіни. Важливо — щоб вони обертались.
На АЕС турбіни обертає гаряча водяна пара, що нагрівається всередині реактора. Принцип дії АЕС побудований на тому, що при розпаді радіонуклідів виділяється енергія. Розпадаючись, різні радіонукліди виділять різну кількість частинок і енергії (див. розділ 3 «Історія з дозиметрією»). Розпад ядра можна стимулювати, якщо запулити в нього, залежно від типу радіонукліда, різну кількість нейтронів. Це ланцюгова реакція, контролювати яку складно. Наразі ми навчилися контролювати ланцюгову реакцію, що відбувається в процесі розпаду Урану‑235, і саме тому використовуємо його в мирному атомі.
До конструкції реактора завжди входять «уповільнювачі» — речовини, що вловлюють нейтрони, які виділяються під час розпаду урану. Наприклад, у Чорнобилі це був графіт — і саме звідти історія про графітові стрижні, що не встигли увійти в пази на 4‑му блоці ЧАЕС. На ЗАЕС таким уповільнювачем є вода — вона також може захоплювати нейтрони. Були ідеї щодо будівництва реакторів з уповільнювачем з розплавленого металу, що зробило б роботу АЕС навіть іще ефективнішою, але, на жаль, через конструктивні особливості такий реактор так і не вдалося запустити. Саме чітко обрахована кількість уповільнювача у чітко прорахованому місці реактора захоплює надлишкові нейтрони, роблячи реакцію контрольованою.
ЦІКАВИЙ ФАКТ
Уран‑235 також використовують у ядерній зброї. Але про уповільнювач там не йдеться: сучасна ядерна боєголовка — це просто декілька ізольованих комірок з ураном та плутонієм. Коли снаряд детонує (а це може відбутися незалежно від його влучання, просто має спрацювати попередньо налаштотваний детонатор), усі шматочки радіоактивних речовин щільно з’єднуються, досягають критичної маси і починається самопідтримувана ланцюгова реакція. Контролювати її неможливо, тому величезна енергія виривається назовні, руйнуючи все на своєму шляху. Саме тому ядерна зброя була створена раніше за АЕС: там потрібно набагато менше технологічності в процесі. Технології ж видобування, очищення і збагачення урану залишаються однаковими як для виробництва ядерного палива, так і для створення ядерної зброї — складними і надзвичайно дорогими в експлуатації. Саме тому рішення України щодо відмови від атомної зброї у 1991 році було правильним не лише з політичної, а й з економічної точки зору.
Отже, мета всієї історії з реактором — забрати енергію, що виділяється при розпаді радіонуклідів. Це відбувається шляхом теплообміну — як коли прикладаєш холодну руку до чашки гарячого чаю. Ваша рука не мокріє, але нагрівається. Те саме відбувається і всередині АЕС.
Розпадаючись, радіонукліди виділяють енергію.
Реактор гріється.
Охолоджувач — вода першого контура — охолоджує реактор, забираючи надлишкову енергію. Насоси перекачують її по колу. Дорогою далі вона охолоджується водою другого контура, яка забирає надлишкову енергію у води першого контура. Вода першого контура має наведену радіоактивність, адже безпосередньо контактує з дуже радіоактивними речовинами. Саме тому вона ніколи не полишає герметичної оболонки реактора.
Вода другого контура не радіоактивна. Труби, що містять воду другого контура, заходять до герметичної оболонки реактора, охолоджуючи труби з водою першого контура, а потім вода другого контура крутить турбіни електрогенераторів. Вода охолоджується, втрачає енергію, дорогою її ще додатково охолоджує вода третього контура, а потім насоси перекачують її назад до труб першого контура, щоб знову забрати енергію. Оболонка другого контура також герметична.
Для охолодження третього контура використовується море (як майже на всіх АЕС Японії) чи (в країнах, яким не пощастило мати так багато моря) ставки-охолоджувачі, або ж градирні, — широченні труби, у яких випаровується вода, віддаючи надлишкову енергію.
Ви бачите, що в усьому цьому складному технологічному процесі головною є вода. Вода та її рух.
Цей рух забезпечується завдяки насосам, що перекачують воду. Насоси живляться від зовнішніх джерел енергії — але неможливо одночасно і виробляти, і споживати енергію. Саме тому АЕС мають бути підключені до енергомережі — не лише для того, щоб віддавати, а й для того, щоб споживати енергію.
Інженери-атомники далеко не дурні люди, а Чорнобиль і Фукусіма навчили нас безпеки. Варто просто сказати, що у вартості 1 кВт ядерної енергії лише 20 % припадає на витрати на генерацію. Решта 80 % — це вартість створення, експлуатації та підтримки систем безпеки, які накладені в декілька шарів на буквально кожен технологічний процес усередині станції. Є спеціальні люди і навіть дослідницькі центри, які сідають, дивляться на процес і думають: «А що, як?..».
Після Чорнобиля ми дізналися, що реактори таки вибухають, а викид радіонуклідів у довкілля — це дуже страшно. Тож були розроблені рекомендації щодо конструкції реакторів і того, як зробити так, щоб подібного викиду не відбувалося. Конструкція Чорнобильських реакторів передбачала лише блоки біологічного захисту — негерметичні чашу і величезні важкі куби бетоноподібного матеріалу, що мали б захистити від невеликих викидів радіоактивності. Реальність виявилася іншою, і тепер, зокрема з міркувань безпеки, всі реактори УЖЕ будуються в герметичних «саркофагах»-контейнментах, які в разі чого мають захистити довкілля від радіонуклідів з реактора. Такий контейнмент є і на ЗАЕС: оці червоні куполи, що видно на фотографіях енергоблоків, і є бетонними 3‒7‑метровими стінами, що можуть витримати тиск до 5 атм зсередини. Ніхто такого не планував і не прораховував, але очевидно, що і від влучання певних видів снарядів ця оболонка також може захистити. Тому за цілісність реакторів після ракетних атак енергетики більш-менш спокійні. Але ж «якщо» на АЕС стосується не тільки ядерного реактора.
Ще одним з очевидних «якщо» є відімкнення АЕС від зовнішнього живлення. Розпад радіонуклідів — процес інертний, зупинити його наказом диспетчера неможливо. Закони фізики також злі, тож просто сказати воді, щоб вона вмить охолола, не дуже вийде. Саме тому, навіть у разі настання надзвичайної ситуації, насоси в усіх трьох контурах мають продовжувати качати воду. І тут вступають легендарні дизель-генератори. Вони спалюють дизельне паливо і виробляють електроенергію, живлячи насоси, що перекачують воду в АЕС. Саме тому атака на лінії зовнішнього живлення, якими АЕС пов’язана з енергосистемою країни, — те, що лякає нас найбільше.
Україна довго не вимикала 5‑й і 6‑й енергоблоки ЗАЕС, адже країні потрібна електроенергія — зокрема для виконання міжнародних зобов’язань, згідно з якими ми експортували енергію до ЄС. У серпні й на початку вересня русня кілька разів перебивала основне і резервне зовнішнє живлення станції, і вона переходила на дизелі. Такі дії, безперечно, небезпечні для обладнання, і тому коли після візиту місії МАГАТЕ 4‒5 вересня всі зацікавлені сторони дійшли згоди і перевели всі енергоблоки ЗАЕС у режим холодного зупину, ми зітхнули з полегшенням. Але не треба забувати, що навіть зупинена станція споживає енергію для роботи насосів, що охолоджують паливо в реакторах і сховищі відпрацьованого ядерного палива. Отже, зовнішнє живлення, як і надійний технічний стан та запас дизельного палива для генераторів, залишаються критично важливими.
