Эффект просушки: что происходит с радиоактивной лавой под реактором в Чернобыле
Science приводит слова сотрудников украинского Института проблем безопасности АЭС, Анатолия Дорошенко и Максима Савельева, о том, что поток нейтронов в остатках реактора медленно растет и нельзя исключить «риск инцидентов». Эти их слова отчасти повторяют выводы публикации в журнале «Вопросы атомной науки и техники» 2020 года, один из авторов которой как раз Дорошенко.
Действительно, несколько измерительных приборов системы контроля ядерной безопасности, установленной в объекте «Укрытие» (так официально называется саркофаг) показывают, что с 2016 по 2019 год плотность нейтронного потока увеличилась — в самом значительном случае на 60 процентов.
Откуда взялись нейтроны в давно «остывшем» месте катастрофы и почему они так важны?
Нейтроны вызывают деление ядер урана-235 или плутония-239 (которые поэтому называются делящимися материалами), при этом распад ядер сопровождается выходом новых нейтронов и в случае правильной геометрии материалов выстраивается самоподдерживающаяся цепочка реакций. Это можно увидеть в ядерном взрыве или работе атомного реактора, и самопроизвольная авария с образованием цепной реакции весьма опасна.
В ходе развития аварии на 4 блоке Чернобыльской АЭС чуть меньше половины загруженного в реактор топлива (80-90 из 200 тонн) осталась в здании в виде лаваподобных топливосодержащих материалов (ЛТСМ, подробнее об этом читайте в материале «Китайский синдром Чернобыля»). Уран, плутоний, америций и нептуний в этой застывшей лаве продолжают распадаться, порождая в некоторых вариантах распада нейтроны.
В конце 90-х общее количество нейтронов в «Укрытии» оценивалось величиной примерно 109 штук в секунду, что примерно в триллион раз меньше, чем поток нейтронов в работающем гигаваттном реакторе. За счет распада радиоактивных веществ мы должны были бы наблюдать постепенное снижение нейтронного потока, однако измерения кое-где показывают, что происходит не совсем это.
Отмеченный рост наблюдается в детекторах, установленных в скважинах, пробуренных в завалах и бетонных наплывах вокруг помещения 305/2, которое до аварии находилось прямо под реактором.
После аварии это помещение оказалось недоступным. И радиационные (те, что связаны с опасностью облучения), и ядерные (те, что связаны с риском возникновения самоподдерживающийся цепной реакции) измерения по нему косвенные. Дорошенко и соавторы в своей статье акцентируют внимание на том, что детекторы, расположенные возле помещения 305/2, где осталось самое большое скопление топливных масс, слишком сильно экранированы от него бетоном и завалами. В итоге получается, что нейтронный «шум» от других ЛТСМ забивает самый важный источник, поэтому точность данных по росту не очень велика в плане привязки замеченного роста потока к конкретному скоплению материалов.