Развитие аварии и ее причины

Одной из причин аварии являлись испытания по выбегу турбины. Были запланированы испытания одного из турбогенераторов в режиме выбега с нагрузкой собственных нужд блока. Суть 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.

Существовали также обстоятельства, косвенно способствовавшие возникновению аварии во время эксперимента с выбегом турбины. В частности, остановка реактора 4-го энергоблока планировалась днем 25 апреля. Следовательно, к испытаниям готовился другой, не ночной персонал. Именно днем на станции находятся руководители, основные специалисты, и, значит, есть возможность осуществить более надежный контроль за ходом экспериментов. Однако здесь случилась «неувязка». Диспетчер «Киевэнерго» не разрешил останавливать реактор в намеченное на ЧАЭС время, так как в единой энергосистеме не хватало электроэнергии из-за того, что на другой электростанции неожиданно вышел из строя энергоблок. Качество программы испытаний, которая не была должным образом подготовлена и согласована, оказалось низким. В ней был нарушен ряд важнейших положений регламента эксплуатации. Помимо того, что в программе, по существу, не были предусмотрены дополнительные меры безопасности, ею предписывалось отключение системы аварийного охлаждения реактора (САОР). Подобное вообще делать нельзя. Но тут сделали. И мотивировка была. В ходе эксперимента могло произойти автоматическое срабатывание САОР, что помешало бы завершению испытаний в режиме выбега. В результате много часов 4-й реактор эксплуатировался без этого очень важного элемента системы безопасности. Утром 25 апреля в 8 ч произошла пересмена и общестанционное селекторное совещание, которое обычно ведет директор или его заместитель. В тот раз было сообщено, что на 4-м блоке идет работа с недопустимо малым запасом стержней-поглотителей. Уже ночью это привело к возникновению внештатной ситуации. Но утром, когда все предписания требовали срочно остановить реактор, руководство станции разрешило продолжать его эксплуатацию. В такой ситуации представителям группы Госатомтехнадзора, работавшие на ЧАЭС, должны были вмешаться и заставить руководство станции следовать установленному регламенту. Но именно в этот день никого из сотрудников этой организации не было, если не считать руководителя, который заходил на короткое время, не успев и выяснить, что происходит и что планируется на 4-м энергоблоке. Всех работников надзора в этот день в приказном порядке в рабочее время отправили в поликлинику, где они весь день проходили медкомиссию.

Причины аварии на ЧАЭС, ее развитие исследовались ведущими учеными и специалистами с использованием данных о состоянии реактора и его систем перед аварией, математических моделей энергоблока и его реакторной установки. В итоге удалось восстановить ход событий, сформулировать версии о причинах и развитии аварии. Эта информация и была доложена экспертам МАГАТЭ. 25 апреля 1986 г. ситуация развивалась следующим образом: 1 ч 00 мин – согласно графику остановки реактора на планово-предупредительный ремонт персонал приступил к снижению мощности аппарата, работавшего на номинальных параметрах. 13 ч 05 мин – при тепловой мощности 1600 мВт отключен от сети турбогенератор №7, входящий в систему 4-го энергоблока. Электропитание собственных нужд (ГЦН и другие потребители) перевели на турбогенератор №8. 14 ч 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. Однако диспетчер «Киевэнерго» не дал разрешения на глушение аппарата. И реактор продолжал работать без САОР. 23 ч 10 мин – получено разрешение на остановку реактора. Началось дальнейшее снижение его мощности до 1000 – 700 мВт (тепловых), как и предусматривалось программой испытаний. Но оператор не справился с управлением, в результате чего мощность аппарата упала почти до нуля. В таких случаях реактор должен глушиться. Но персонал не посчитался с этим требованием. Начали подъем мощности. В 1 ч 00 мин 26 апреля персоналу наконец удалось поднять мощность реактора и стабилизировать ее на уровне 200 мВт (тепловых) вместо 1000 – 700, заложенных в программе испытаний. В 1 ч 03 мин и 1 ч 07 мин – к шести работающим главным циркуляционным насосам дополнительно подключили еще два, чтобы повысить надежность охлаждения активной зоны аппарата после испытаний. Была проведена подготовка к эксперименту. 1 ч 20 мин (примерно – по математической модели) – стержни автоматического регулирования (АР) были выведены из активной зоны на верхние концевики, и оператор даже помогал этому с помощью ручного управления. Только так удалось удержать мощность аппарата на уровне 200 МВт (тепловых). Но какой ценой? Ценой нарушения строжайшего запрета работать на реакторе без определенного запаса стержней-поглотителей нейтронов. 1 ч 22 мин 30 с – по данным распечатки программ быстрой оценки состояния, в активной зоне находилось всего шесть – восемь стержней. Эта величина примерно вдвое меньше предельно допустимой, и опять реактор требовалось заглушить. 1 ч 23 мин 04 с – оператор закрыл стопорно-регулирующие клапаны турбогенератора №8. Подача пара на него прекратилась. Начался режим выбега. В момент отключения второго турбогенератора должна была бы сработать еще одна автоматическая защита по остановке реактора. Но персонал, зная это, заблаговременно отключил ее, чтобы, по-видимому, иметь возможность повторить испытания, если первая попытка не удастся. В ситуации, возникшей в результате нерегламентированных действий персонала, реактор попал (по расходу теплоносителя) в такое состояние, когда даже небольшое изменение мощности приводит к увеличению объемного паросодержания, во много раз большему, чем при номинальной мощности. Рост объемного паросодержания вызвал появление положительной реактивности. Колебания мощности в конечном итоге могли привести к дальнейшему его росту. 1 ч 23 мин 40 с – начальник смены 4-го энергоблока, поняв опасность ситуации, дал команду старшему инженеру управления реактором нажать кнопку самой эффективной аварийной защиты. Стержни пошли вниз, однако через несколько секунд раздались удары, и оператор увидел, что поглотители остановились. Тогда он обесточил муфты сервоприводов, чтобы стержни упали в активную зону под действием собственной тяжести. Но большинство стержней-поглотителей так и остались в верхней половине активной зоны. Ввод стержней, как показали позже специальные исследования, начавшийся после нажатия кнопки АЗ, при создавшемся распределении потока нейтронов по высоте реактора оказался неэффективным и также мог привести к появлению положительной реактивности. Произошел взрыв.