«Це ж не лампочку ввімкнути»: як зупинки АЕС впливають на ядерну безпеку

Якщо атомна станція виробляє електроенергію, яку ніяк доставити спожеивачеві через те,що енеросистема пошкоджена обстрілами, блок АЕС зупиняється. Аварійне вимкнення відбувається швидко, однак після полагодження мережі повернути блоки в об’єднану енергетичну систему складніше: це вимагає зусиль і часу. Передусім потрібно перевірити всі системи захисту. До того ж така спонтанна зупинка шкодить електротехнічному обладнанню – генераторам, трансформаторам, електричним двигунам та іншим агрегатам, які перебувають на АЕС.

Електроенергія на атомному енергоблоці повинна бути 24 години 7 днів на тиждень протягом 365 днів у році – в цьому полягає його особливість роботи. Система керування, пожежна та вентиляційні системи потребують електрики та стабільності. Реакторам необхідне живлення, навіть коли вони перебувають у режимі зупину: для охолодження та низки інших важливих процесів. Тож жодна АЕС не зможе працювати з постійними перебоями.

«Гойдалки» шкодять

«Будь-яке відключення реакторів атомної електростанції від загальної мережі створює велику небезпеку для роботи самої електростанції. Їхня безпечна експлуатація залежить від постійного постачання електроенергії певної напруги і надійного постачання струму – це ж не просто лампочку увімкнути, – переконана старша наукова співробітниця проєкту з управління атомом Центру Белфера Гарвардської школи Кеннеді, експертка з питань ядерної безпеки Мар’яна Буджерин.

«Обладнання не розраховане на часте аключеня-виключення. Зазвичай ректори призупиняють для того, щоб, скажімо, замінити паливо. Тоді планомірно знижують їхню потужність, потім їх вимикають, виймають відпрацьоване паливо, переносять його в басейн витримки, де воно охолоджується роками. Тоді завантажують свіже паливо і знову поступово нарощують потужність, – пояснює екпертка. – Постійне незаплановане вмикання-вимикання виснажує обладнання фізично, тому підвищується ризик несправності чи поламки. Це, можливо, не виллється у ядерну катастрофу, але ці ризики накладаються».

У енергоблоці відбувається ланцюжок складних процесів, порушувати який не варто за будь-яких обставин.

«Паливо, яке перебуває в активній зоні реактора, спроектоване на певні дії і має свої цикли. Коли аварійно зупиняється енергоблок, для самого обладнання і для зони реактора такий режим не є оптимальним. А якщо ці аварійні режими роботи стаються майже кожен день? Коли відключаються споживачі, АЕС має кудись віддавати електроенергію, яку вона виробляє. У такому випадку станцію треба зупиняти, а потім знову запускати», – каже ексочільник Державної інспекції з ядерного регулювання Георгій Плачков.

Перезапустити з нуля – складно

Коли у листопаді 2022 року сталася аварійна зупинка АЕС, енергосистема розділилася на острови споживання – розповів Плачков. Цей випадок не правильно називати блекаутом, адже цей термін стосується ситуації, коли подача електроенергії припиняється повністю. Натомість вона генерувалася від ТЕЦ та ГЕС і це надало можливість для Укренерго відносно швидко запустити систему.

Найбільш небезпечний, на думку Буджерин, сценарій полягає у повному блекауті, коли в системі не залишиться жодних потужностей для генерації енергії або ж лінії електропередач будуть настільки пошкодженими, що не буде способу доставити електроенергію до атомних електростанцій. Перезапустити з нуля систему, у якій частка атомної генерації є ключовою, дуже складно.

Експертка підкреслює: коли почалася повномасштабна війна, спеціалісти з ядерної безпеки у приватній бесіді висловлювали думки, що найбезпечніше було би зупинити усі українські АЕС в режимі холодного зупину і охолоджувати паливо в активних зонах. Сценарій виявився нежиттєздатним, бо найбільшу частку електроенергії в Україні забезпечують саме АЕС: втратити хоча б половину обсягів через відключення електростанцій країна не могла собі дозволити. Тож все продовжувало працювати у звичному форматі, хоч додаткова небезпека нікуди не зникла.

Чи можлива аварія, як на Фукусімі?

Якщо відбувається перебій зовнішньої подачі струму, вмикаються аварійні системи. Це дизельні генератори. За технічними вимогами, їх має бути по три для кожного реактора (в Україні їх 15). Приміром, на Запорізькій АЕС за інформацією МАГАТЕ встановлено 20 генераторів: для шести атомних реакторів, крім обов’язкових, ще до повномасштабної війни встановили два мобільні – на випадок, якщо основні пошкодяться чи не увімкнуться.

Справність аварійної системи залежить від запасів дизелю.

За протоколами безпеки на кожній АЕС міститься резерв на 10 днів. Теоретично, можливо підвозити нове паливо, однак генератори не розраховані на постійну і довготривалу роботу.

«Коли перестає працювати система, починають плавитися активна зона реактора і паливо. Потім буде підвищуватися тиск під оболонкою реактора – в результаті повториться сценарій Фукусіми. Там не спрацювали дизель-генератори через землетрус і цунамі, а у нас можуть статися інші фактори. Тому і є 10 діб, щоб за цей час або могли підвезти паливо, або підключили атомну електростанцію до об’єднаної енергосистеми України», – розповідає Георгій Плачков.

Довідка: 11 березня 2011 року відбувся сильний землетрус, через який на трьох працюючих енергоблоках спрацювала система аварійного захисту: вони автоматично зупинилися. Після цього увімкнулися дизель-генератори, щоб забезпечувати відведення тепловиділення. Менш ніж за годину почалося потужне цунамі, його хвилі затопили нижні поверхи будівель, де знаходилися генератори. Через це система аварійного охолодження перестала працювати і почало плавитися ядерне паливо. 12 березня стався вибух на першому енергоблоці, який пошкодив бетонні конструкції зовнішньої оболонки блоку. Щоб відновити охолодження, вирішили використати морську воду – заповнити нею гермооболонки реактора. Однак наступного дня вийшла з ладу аварійна система іншого блоку і стався новий вибух, згодом відбулися вибухи на інших блоках. На двох виникли пожежі, які стали причиною викиду радіоактивних речовин.

Він підкреслює, що оптимальне спрацювання генераторів може відбутися 1-2 рази, «а в нас вони спрацьовують уже -енну кількість разів».

До того ж у системі завжди повинна бути вода як охолоджувач, адже паливо постійно перебуває у активній зоні реактора. Звісно, в проєкті атомної електростанції закладені різні ризики. Більшість систем захисту – це уроки з попередніх аварій в історії ядерної енергетики: Три-Майл-Айленд у 1979 р., Чорнобильської катастрофи 1986 р. та Фукусіми 2011 р. Тоді міжнародне співтовариство та національні відомства країн, де сталася аварія, проводили розслідування, визначали причини катастроф й прописували нові складові для систем безпеки, які допомогли б уникнути їхнього повторення.

Поява більшості міжнародних конвенцій з ядерної безпеки була наслідком аварії на Чорнобильській АЕС. Аналогічно в Україні вдосконалили системи безпеки та модернізували енергоблоки після аварії на Фукусімі. Зокрема йдеться про придбання генераторів на Запорізькій АЕС і забезпечення безпеки басейнів витримки. Але ми живемо під час повномасштабної війни, а АЕС не проектуються для роботи під час воєнних дій на станції чи поблизу неї.

Є й інший варіант експлуатації АЕС у зоні бойових дій, про який говорить Плачков: помістити паливо з активної зони реактора в басейни витримки. Існує ризик, що вони потечуть, однак це не настільки небезпечно, як пошкодження реактора. «Якщо щось трапилося з ним – то це все, його можливо лише замінити, – каже ексочільник держінспекції з ядерного регулювання. – На мій погляд, росіяни намагаються зробити так, щоб ми потім технічно не могли повернути енергоблоки до комерційної діяльності або ж вклали мільярди доларів в ремонт станції.

По-перше, корпуси ВВЕР-1000 (водо-водяні енергетичні реактори, встановлені на українських АЕС), виготовляються лише в Росії. Це проєкт Радянського Союзу і росіяни тримають проєктну документацію щодо виготовлення активних зон. По-друге, якщо поплавиться ця зона реактора, ми її не замінимо просто так. Це мільярди доларів!»

Буджерин наголошує, якщо електрики не має, а генератори не працюють, є менш безпечні альтернативні способи забезпечити умови для роботи електростанцій: вливати воду в басейни витримки можна за допомогою пожежної машини, однак це один з найбільш крайніх варіантів.

Існує й менш видима проблема: переважна кількість атомних електростанцій будуються довкола водойм, там є спеціальний відгороджений басейн, куди відводиться нагріта реактором вода. Її потрібно відкачувати. Це роблять за допомогою труб, які йдуть від кожного енергоблоку. Вони не огороджені спеціальним саркофагом чи іншими конструкціями, які захищають активну зону реактора, – тому вразливі до військових дій.

Загроза аварій існуватиме поки триває війна

Ризики, наслідки і можливі сценарії функціонування АЕС в Україні нині прораховують фахівцями, адже в історії не було подібних випадків, на досвід яких можна спиратися. Але якщо пропрацювати сценарії якихось окремих сегментів (аварійне вимкнення, закінчення палива для генераторів, людський фактор) фахівцям під силу, то передбачити комбінацію ризиків – малоймовірно.

«Техногенні й індустріальні катастрофи стаються тоді, коли водночас багато всього ламається, відбувається кілька зривів у системі, накладаються інші чинники – саме за таких умов може статися справжня катастрофа. Ми робимо усе, що знаємо і можемо, аби запобігти можливостям будь-яких аварій, але, я думаю, на національному рівні потрібно готувати плани евакуацій, переглядати, чи вистачає захисного обладнання, одягу, таблеток йоду. Це потрібно не для того, щоб нагнітати паніку – усе це про всяк випадок варто мати», – наголошує дослідниця ядерної безпеки.

Україна – прозора для Росії, адже у складі СРСР спільно будувалися АЕС, здійснювалися проєкти ВВЕР і створювалася електромережа – крім кількох ліній, побудованих за час незалежності. Тож російські військові знаю, куди поцілити, аби завдати шкоди. Єдиний спосіб убезпечити АЕС – підсилювати систему ППО. «Наприклад, я був на Білоруській АЕС в місті Островці: там системи ППО навкруги, ідеш і бачиш одні ракетоприкриття», – каже Плачков.

Мар’яна Буджерин бачить перспективу в позакулісній дипломатії, але водночас відмічає, що найнадійніший варіант захисту АЕС від критичних ситуацій – це робота ЗСУ. «Ми знаємо, що в Сирії, велися тихі позакулісні переговори, щоб встановити безпеку і не ставити під приціл об’єкти критичної інфраструктури. Але ідея російського нападу – зруйнувати критичну інфраструктуру. Я не бачу іншого виходу, як вигравати цю війну на полі бою, відбудовувати інфраструктуру і думати, як після перемоги зробити її більш «виживабельною».

Авторка: Ольга Кацан, студентка УКУ