Страница 236 из 241
ЯР же использует энергию деления 235U«постепенно» — для нагревания теплоносителя, поэтому И.В. Курчатов называл его «тлеющей атомной бомбой»; другое название — «атомный котёл», что тоже понятно, почему… Но кроме лёгкого урана, в ЯР присутствует гораздо больше изотопа 238U. А с последним ситуация несколько иная: попадание нейтрона (притом быстрого — с энергией ~15 Мэв) в ядро урана-238, хотя и не расщепляет его, однако тоже приводит к ядерным трансмутациям, которые можно изобразить следующей цепочкой:
238U + п ® 239U® 239Np ® 239Ри. (2)
Из неё видно, что в этом процессе появляется новый элемент — нептуний (с номером 93 в М-таблице) 239Np, который тоже нестабилен, имея период полураспада всего в 56 часов, после чего появляется ещё один новый элемент (№ 94 в М-таблице), названный плутонием Ри. Также выделяется определённая порция энергии, хотя и меньшая, чем в (1), но об этом скажем позже.
Замечание 13. Вышеуказанные две реакции являются главными для понимания нашей темы, и тут стоит отметить отличие физики микрообъектов от обычной классической физики. Если в рамках последней нейтрон (и протон) представлять в виде маленького твёрдого шарика, а атомное ядро — в виде большого шара, «склеенного» из таких шариков, то ясно, что попадание медленно двигающегося (низкоэнергетиче-ского) шарика в большой (состоящий из 235 таковых) произведёт незначительный эффект. А попадание быстрого (высокоэнергетического) шарика даже в больший (из 238) вполне может разбить его (т. е. ядро) вдребезги. В физике же микромира, как видим, эффект совершенно обратный — в этом-то и проявляется её специфика…
Вернёмся к плутонию. Он был обнаружен при изучении ядерных реакций в ЯР, хотя позже нашли его следы и в природе, правда, настолько редкие, что общий вес его на Земле оценивают не более чем в один килограмм. С другой стороны, на всех работающих АЭС на планете за год нарабатывается ныне около 60 тонн плутония (см. [26])!
Плутоний имеет 15 изотопов (с массовыми числами от 232 до 246), но и тут делящимися среди них есть лишь три изотопа: 233 Ри, 239Ри, да ещё 241 Ри, которые потому обычно и используются на практике. Но при этом лишь два последних могут порождать цепную реакцию — поскольку они делятся при поглощении медленных нейтронов, а значит, могут использоваться в качестве топлива для ЯР. 239Ри часто используется и для создания атомных бомб, тем более что его критическая масса почти на порядок меньше таковой для урана — она составляет от 5,6 до 10,5 кг (в зависимости от чистоты 239Ри от примесей). Кроме всего прочего, отметим: плутоний очень и очень ядовит…
Однако нам он интересен здесь тем, что при работе ЯР лёгкий уран потребляется (или выгорает), тогда как плутоний накапливается, причём его «коэффициент размножения со временем увеличивается…, сечение 239Ри больше, чем в два раза превосходит сечение 235U», согласно очень интересной книге американских авторов [9]. Вот откуда взялись те полтонны плутония в ЯР, о коих говорил акад. Велихов!
Но это не всё — еще академик Прохоров привлёк моё внимание к работам авторов-радиохимиков, точнее, к результатам измерений изотопного состава остатков топлива, которые были проведены ранее академиком Э.В. Соботовичем с сотрудниками ещё в 1986 г. (и опубликованы в статье [20], а затем и в ряде позднейших его работ), как и к работам других авторов.
Но ведь упомянутые исследования ещё с 1990 г. показывали, что «повсеместно отмечалось избыточное содержание изотопов урана U233и U234… В почвах ближней зоны ЧАЭС присутствует специфическая форма техногенного урана, характеризуемая высокой степенью обогащения изотопом U235» (там же, с. 888).
Затем авторы этой статьи сделали осторожное замечание: «Что же касается непосредственного источника поступления в окружающую среду этой мелкодисперсной формы урана, то он, к сожалению, пока не установлен…
Присутствие на РБМК-1000 ядерного топлива такой степени обогащения труднообъяснимо. Тем не менее, эта гипотеза среди всех прочих представляется нам наиболее приемлемой»([20], с. 888; выделено нами. — Н.К.).
Кроме того, не только вне блока наблюдались упомянутые «странности». И в самом деле, в работе [21] (уже других авторов) читаем: «К моменту аварии в активной зоне реактора… большая часть загрузки имела выгорание от 11 до 15 Мет сут/кг, в активной зоне было также некоторое количество свежего топлива» (с. 39; выделено нами. —Н.К.). В результате исследования авторами «препаратов вторичных урановых материалов, взятых с поверхности лавообразной топливосодержащей массы» во внутренних помещениях блока «соотношение пиков 235U и 238U соответствует обогащению ~2 %. Можно было бы предположить, что исследуемые минералы выросли из свежего топлива.Вместе с тем пик 239Ри примерно в 2,5 раза больше, чем 235U, хотя для случая среднего топлива отношение Pu/U должно было бы быть в 5 раз меньше.Такое несоответствие велико и не может быть объяснено методическими погрешностями. Также маловероятно, что отношение Pu/U вследствие каких-либо геохимических факторов становится больше, чем в исходном топливе» ([21], с. 42–43; выделения наши. —Н.К.). Иначе говоря, авторами выявлено превышение отношения плутония к урану в 5 раз (!), как если бы это должно было быть. А завершают они так: «Таким образом, вопрос об изотопном отношении в продуктах изменения облучённого ядерного топлива остаётся открытым» (с. 43).
Таким образом, авторы статьи как бы подводят нас к мысли, что всё это уже было в реакторе той апрельской ночью 1986 г. Но мы-то приводили цитаты из [9], где содержатся возможные объяснения такого явления, из которых следует, что упомянутое изотопное отношение возможно, если в каких-то двух или более полиячейках ТВС не были заменены свежими, тогда избыток 239Ри (как и 235U) мог стать источником повышенного потока нейтронов.
Теперь отметим ещё один момент — к сожалению, в ажиотаже, который наблюдался после аварии, да и впоследствии никто не обратил должного внимания на аргументацию главного конструктора реактора академика Н.А. Доллежаля. Так, в 1988 г. он высказал следующее мнение, к которому следовало бы отнестись со всей серьёзностью (цитируется по книге [16]): «Ни здесь, ни в любом другом энергетическом реакторе атомный взрыв случиться не может в силу естественных физических причин. Ведь для него необходимо, чтобы лёгкий изотоп урана (в чистом виде!) сплотился в компактное тело определённой массы. Только при таком условии возможна цепная реакция с мгновенным выделением гигантской энергии». И это абсолютно верно — при «штатных начальных условиях»… Поэтому далее он уточняет их так: «А в реакторе, в ТВЭЛах (тепловыделяющих элементах. — Н.К.), этот изотоп лишь обогащает уран природный, он рассеян в нём, его содержание составляет всего несколько процентов»! И это звучит как подсказка — а что случится, если этот изотоп (или же изотоп 239Ри) не везде рассеян?!
Именно под влиянием этих работ и неких теоретических расчётов я и предположил (в заметке [10]), что главной причиной аварии было нарушение изотопного состава топлива в некоторых ТВЭЛах, отличного от штатного. Но как объяснить это, я тогда не знал — разве что предположить сознательную диверсию, хотя и были сильные сомнения в возможности осуществить нужную подмену. Однако позже, после внимательного исследования всей проблемы в целом, получилась картина, уже не требующая такой подмены.