26 апреля исполняется 30 лет со дня крупнейшей ядерной техногенной катастрофы XX века – аварии на Чернобыльской атомной станции. О том, что происходило на ЧАЭС в первые месяцы после катастрофы, о песчаных бурях в зоне отчуждения и японских радионуклидах в Чернобыле рассказал ликвидатор последствий аварии, специалист по радиоактивным аэрозолям – главный научный сотрудник Лаборатории аэрозолей Научно-исследовательского физико-химического института им. Л.Я. Карпова, лауреат Ленинской премии, доктор химических наук, профессор Борис Иванович Огородников.

Доклад был представлен в ФИАНе на научном семинаре «Советский атомный проект».

О вызове на Чернобыльскую АЭС

    4 мая 1986 года я был дежурным директором в Физико-химическом институте им. Л.Я. Карпова. Уже собирался уходить, как вдруг раздался звонок из Министерства химической промышленности. Спрашивали научных заместителей директора института.

             Как мы могли быть полезны министерству при ликвидации последствий аварии? В нашем институте разрабатывались методы обнаружения и контроля аэрозолей^[1], как на обычных производствах, так и при испытании ядерного оружия. Поскольку в Чернобыле наибольшую опасность представляли радиоактивные аэрозоли, министерство заинтересовалось нашими исследованиями.

    На совещании у министра я предложил использовать сорбционно-фильтрующие респираторы в зоне аварии, чтобы уменьшить вред от радиоактивного йода: при аварии он первым из опасных веществ наносит урон здоровью. Также я рассказал про средства его улавливания. После этого меня и отправили на ЧАЭС, чтобы уже на месте занимался радиоактивными аэрозолями.

    С этого момента, можно сказать, моя научная жизнь круто изменилась и на долгие годы оказалась связана с Чернобыльской АЭС. Эта работа длилась практически непрерывно 29 лет, до конца 2014 года. Чернобыль – это замечательное поле для научной деятельности. Там столько непознанного, столько неясного… Это бескрайнее поле для работы.

Вид на разрушенный четвёртый блок ЧАЭС летом 1986 г.

О радиоактивном загрязнении в Чернобыле

    В каком-то смысле, по воздействию на земную поверхность Чернобыльская авария стала намного более серьезной катастрофой, нежели события в Хиросиме и Нагасаки.

    Взрыв – это достаточно короткое воздействие: он произошел, ветер подул, и частицы унесло. Такая картина была в Хиросиме и Нагасаки. Взрывы были произведены на высоте около 400 метров, и поэтому там выпадение радиоактивных продуктов нанесло мало ущерба.

    А в Чернобыле картина была абсолютно иная. Достаточно быстро все воздушные фильтры газо- или бомбоубежищ ЧАЭС забились радиоактивной пылью и пришли в негодность. А реактор исторгал из себя губительные радиоактивные вещества ещё на протяжении долгих лет. Если хотите, получился ядерный взрыв пролонгированного действия…

    Замечу, что облучение от самого радиоактивного облака было незначительно по сравнению с возможной опасностью от вдыхания аэрозолей и радиоактивного йода в частности. Если персонал на объектах АЭС в какой-то мере был защищен респираторами, то простое население респираторов не носило. Поэтому облучение от вдыхания радиоактивных аэрозолей было достаточно опасным. Как показали дальнейшие исследования и наблюдения, основной урон здоровью детей нанесло именно вдыхание радиоактивного йода.

О ветрах и песчаных бурях в Чернобыле

             Возведенный над разрушенным реактором объект «Укрытие»^[2] очень хорошо продувается, буквально как сарай для хранения сена. И при сильном ветре (а в Чернобыле он бывает часто, случались даже песчаные бури) внутри помещения поднимается пыль и радиоактивные аэрозоли насыщают воздух, а концентрация радиоактивных веществ увеличивается в 4-5 раз. Так произошло, например, в марте 2013 года.

    Еще раньше, в сентябре 1992 года, в районе Чернобыля разыгралась песчаная буря. Средняя скорость ветра была 10-12 метров в секунду, а порывы достигали и бо́льших скоростей. При этом концентрация радиоактивных аэрозолей с 1 мкБк/м³ выросла в 100 раз и выше. Песчаная буря 1992 года была настолько мощной, что чернобыльские аэрозоли долетели и до Минска, то есть проделали примерно тот же путь, что и в апреле 1986 года. В Минске их концентрация подпрыгнула как минимум в 10 раз. К счастью, на сегодняшний день возможность песчаной бури исключена, так как местность заросла травой и кустарником и пахотных, открытых пространств больше нет.

Об аэрозольных и газовых выбросах в зоне ЧАЭС

    Аэрозольная и газообразная фаза сильно отличаются друг от друга.

    Аэрозоли образуются в результате диспергации (измельчения). Здесь решающую роль играет оседание: более крупные частицы остаются в носоглотке, мелкие проникают в удалённые отделы легочного тракта. Например, при строительных работах в воздух поднимаются частицы размером больше 1 микрона. Потом частицы размером 5-10 и более микрон оседают в носоглотке, и при сморкании мы их можем легко вывести из организма. На частицах размером 0,1-0,2 микрона находятся дочерние продукты радона, которым мы дышим, например, дома (его источник – как бетон, так и земля). Частицы вещества таких размеров куда опаснее: они попадают в легкие, в альвеолы, и там оседают. Чтобы снизить эту радиационную нагрузку, проводятся работы по снижению содержания радона в офисных и жилых помещениях. Аэрозоли, несущие продукты Чернобыльской аварии, обнаруживаются на частицах размером от 2 до 10 микрон.

    А газообразные вещества ведут себя как благородные газы, они свободно входят и выходят. Где они оседают, как растворяются в крови – неизвестно. Установлено, что различные вещества находятся не только в аэрозольной, но и в газообразной форме, и от последней обычные респираторы не сберегают: газ проходит через них.

    Оказалось, что в Чернобыле доля радиоактивного йода в газообразной форме в воздухе иногда превышала 90 %. На ранней стадии, в аэрозольной фазе, было больше радиойода, позднее увеличилась доля газообразного йода. При этом в газообразной фазе йод находится в двух формах: молекулярный йод и в органическом виде – в составе йодистого метила (СН₃I).

    Эти данные крайне важны для исследования Чернобыльской аварии: мы узнали, что помимо газообразного радиойода многие вещества, которые, как предполагалось, тоже должны были находиться только в аэрозольной форме, присутствовали и в виде газо- и парообразных веществ. Так, при аварии было обнаружено большое количество газообразного рутения-103 и 106. Теллур и цезий также присутствовали в обеих формах. Так стало понятно, что для надежного контроля радиационной обстановки и ее последствий нужны более сложные фильтрующие материалы, с сорбционными добавками или картриджами.

О первых месяцах после аварии

    Во время работ летом 1986 года концентрации радиоактивных аэрозолей были очень большими, поэтому все работы проводились дистанционным способом. Металлические конструкции делали на стройплощадках в самом Чернобыле (18 км от АЭС) и в других местах, а потом подвозили на трейлерах на место и монтировали.

             К середине августа остатки ядерного топлива и сам блок уже в значительной мере остыли. Выяснили это следующим образом. С восточной стены на разрушенную западную часть блока специалисты военно-инженерных войск гарпунной пушкой перебросили трос. На него механики с Белоярской АЭС установили подобие фуникулера с пробозаборниками, который с помощью дистанционного управления можно было остановить в нужном месте. Если надо было опуститься ниже заданной отметки в 70 метров, трос ослабляли, он проседал, и корзинка с аппаратурой опускалась. Эти приборы вместе с анемометрами^[3] и температурными датчиками показали, что уже с конца июля – начала августа скорость восходящих потоков упала до 1-2 метров в секунду. Так стало ясно, что радиоактивные вещества перестали всплывать, как дым из горячей печки,  и реактор остывает.

Отбор радиоактивных аэрозолей из объекта «Укрытие» с помощью воздуходувки Н810
и фильтров Петрянова

    Тогда появился вопрос: нужно ли вентилировать будущую постройку после установки перекрытия? Сооружение вентиляционной станции очень трудоёмко. К тому же, такая постройка означала бы, что на 30 лет (расчётный срок использования «Укрытия») нужно было бы вводить в эксплуатацию большой энергетический объект с непрерывно работающими вентиляторами, фильтрами и т.д. Поскольку такая  станция уже была на третьем и четвертом блоках и при взрыве не пострадала, мы предложили оставить её в резерве, а на перекрытии сделать жалюзи. Тогда в случае происшествий можно было либо открыть их, либо включить вентиляционную станцию для сброса радиоактивных веществ.

    Это предложение было принято. Взорвали стенку, проложили вентиляционный канал, чтобы воздух мог проходить через вентиляционную трубу и на отметке 170 метров выбрасываться в атмосферу. Эта система работает и сегодня. В случае происшествия задвижка перекрывала бы и включались вентиляционные насосы для выброса воздуха через фильтрационную станцию. До сегодняшнего дня эта задвижка ни разу не переключалась. Не лучшее ли это свидетельство того, что за эти 30 лет ничего страшного  в «Укрытии» не произошло?

О сегодняшнем положении ЧАЭС

    Срок эксплуатации «Укрытия» подходит к концу, и сейчас небезосновательно боятся его обрушения. В 2013 году одно из перекрытий машинного зала обвалилось и произошёл всплеск радиоактивных аэрозолей. Впрочем, ничего особенно страшного не случилось. Поднялось маленькое радиоактивное облако.

    Тем не менее, обвалы всё же настораживают. Сколько там бетонных висящих конструкций, к чему это приведет – неизвестно. В щели поступает вода, жизнь бактерий и грибков присутствует внутри «Укрытия» и ее наличие способствует его разрушению.

    Поэтому сейчас над ЧАЭС строят новый саркофаг, «Укрытие-2». Его сооружение началось в 2007 году, и окончание было запланировано на 2012-2013 годы, но из-за финансовых проблем сроки пуска сдвинулись на 2017 год.

P.S. О неожиданных открытиях

    В марте 2011 года Чернобыль удивил нас следами… аварии на Фукусиме! Случилось это благодаря анализу радионуклидного состава в зоне ЧАЭС.

    В Чернобыле за прошедшее время все коротко- и среднеживущие радиоактивные изотопы распались. Но через три недели после аварии в Японии мы обнаружили  на фильтрах «свежий» теллур-132, цезий-134, а также йод-131. А откуда им взяться на ЧАЭС, если сама станция уже давно не работает? Так мы и поймали «фукусимские» аэрозоли в Чернобыле.

Концентрация бета-активных аэрозолей в 2015 г. при отборе тремя фильтровальными установками (АУ), размещенными в разных местах на промплощадке объекта «Укрытие»

Подготовила О.Овчинникова, АНИ «ФИАН-Информ»

От редакции. Все графические материалы предоставлены Огородниковым Б.И.

_______________________________________

[1]         Аэрозоли – мельчайшие частицы твердых веществ или жидкостей, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии. Размеры частиц в аэрозолях варьируются от нескольких миллиметров до 10^-7 мм. К тексту

[2]         Укрытие (более известно как Саркофаг) – изоляционное сооружение над четвёртым энергоблоком ЧАЭС, построенное после взрыва реактора. К тексту

[3]         Анемометр – прибор для измерения скорости воздушных и газовых потоков. К тексту