1. Оперативная группа - Комплексная экспедиция (86-91 г.г.)

В ночь на 26 апреля 1986г., на 4-ом блоке ЧАЭС произошла самая крупная из аварий, которые знала атомная энергетика. В результате взрыва была полностью разрушена активная зона и вся верхняя часть здания реактора, сильно пострадали и другие сооружения. Были уничтожены барьеры и системы безопасности, защищавшие окружающую среду от радионуклидов, наработанных в облученном топливе. Выброс активности из поврежденного реактора на уровне миллионов Кюри в сутки, продолжался в течение 10 дней с 26.04.86. по 06.05.86., после чего резко упал (в тысячи раз) и в дальнейшем продолжал уменьшаться.

Авария на ЧАЭС так или иначе затронула жизнь миллионов людей.

Сотни тысяч из них были эвакуированы с загрязненных территорий Украины, России, Белоруссии.

Другие сотни тысяч непосредственно участвовали в создании "Саркофага" ("Укрытия") над разрушенным 4-ым блоком, в дезактивации площадки ЧАЭС и других блоков, в работах в чернобыльской зоне отчуждения и временного отселения, строительстве города Славутич и т.п.

Специалисты РНЦ "Курчатовский институт" с первого дня после аварии и на протяжении прошедших 16 лет постоянно работали и работают над проблемами ликвидации последствий аварии, как непосредственно в Чернобыле, так и на московской площадке.

В первые дни мая 1986 г. была создана Оперативная группа ИАЭ им. И.В. Курчатова (ОГ), которая выполняла функции оперативного научного руководства при Правительственной комиссии по ряду направлений работ по ЛПА.

Среди этих направлений:
- диагностика разрушенного блока и прилегающей территории, оценка степени ядерной, радиационной и тепловой опасности, выработка рекомендаций по их снижению;
- определение количества и состава радиоактивности, выброшенной во время активной стадии аварии;
- выработка рекомендаций и участие в работах по дезактивации сооружений и территорий;
- научное руководство созданием "Укрытия 4-го блока ЧАЭС".

Последняя задача, после начала строительства объекта, стала для ОГ центральной.

Ограниченный объем настоящего документа позволяет привести только несколько примеров работ, выполненных на московской площадке и в Чернобыле в 1986 - 87 г.г.

В середине мая 1986г. в ИАЭ им. И.В. Курчатова, в результате сравнения данных спектрометрических измерений проб, взятых на территориях Украины, России, Беларуси и данных радиохимических анализов этих же проб был определен коэффициент корреляции между гамма активностью 144 Се (g) и альфа-активностью суммы изотопов плутония. Он был практически постоянен для всех исследованных проб.

Было предложено использовать этот факт для быстрого определения загрязнения почвы плутонием (или ядерным топливом, поскольку все труднолетучие радионуклиды выбрасывались при аварии в составе топливных частиц), используя "метод корреляции".

Вместо сложных радиохимических анализов на изотопы плутония-238, 239, 240 (практически чистые a-излучатели) или стронций-90 (? - излучатель) можно было найти содержание этих радионуклидов в пробе (или на территории) по соотношению
А ( Pu) = K_Pu x A(¹⁴⁴Ce),
где А (Pu) суммарная альфа-активность ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu;
K_Pu - коэффициент корреляции;
А (¹⁴⁴Ce) - гамма-активность ¹⁴⁴Ce
Величина K_Pu составляла на 26.04.86 г. = 9 x 10^-4.

После этого сложилась трехзвенная система определения топливных загрязнений в ближней зоне.

Во-первых, измерение мощности дозы гамма-полей над территориями с помощью аэро-гамма разведки (первое, "грубое" приближение, использующее соотношение " мощность дозы" - количество топлива).

Во-вторых, оперативное исследование почвенных проб с помощью полупроводниковых гамма - спектрометров (уточняющие измерения с использованием коэффициента корреляции по церию-144).

И, наконец, медленные и тщательные радиохимические анализы (проверка устойчивости коэффициента K_Pu).

Так определялось количество топливных частиц, выпавших на территорию.

Этот метод позволил к лету 1986 года на основании полученных данных дать предварительное распределение количества топлива, выброшенного из разрушенного реактора (см. рис.1).

 
Рис. 1.

Таким образом полный выброс, по этим оценкам составил ~ 3,5%. Впоследствии эти данные подтвердились на основании исследования сотен тысяч проб.

Летом и осенью 1986 г. разведчикам (сотрудникам ИАЭ им. Курчатова, Радиевого института, семипалатинского полигона, Института ядерных исследований Украины и ряда других учреждений) удалось пройти по части помещений блока и установить в них постоянно работающие контрольные детекторы. Эти приборы положили начало создания большой диагностической системы, которая впоследствии охватила большинство опасных помещений "Укрытия" (система "Финиш).

Особо следует отметить программу "Буй", которая готовилась около двух месяцев в июне-июле 1986 г. "Буй" - устройство с оболочкой в виде усеченного конуса, которое с помощью вертолетов, а позднее подъемных кранов, устанавливалось непосредственно в развал реактора - в Центральный зал (рис. 2).

 
Рис. 2. Буй, установленный в ЦЗ на ребре повернутой
"верхней крышки" реактора

В каждом буе были смонтированы детекторы температуры, теплового потока, мощности дозы гамма-излучения, анемометры. Буй имел достаточно длинный кабель, второй конец которого соединялся с пультом. Всего за время работы системы (август - ноябрь) было установлено 15 буев с примерно 160 различными детекторами. Эксплуатация основной части буев длилась до конца сентября 1986 года, когда по условиям ведения строительных работ были выведены из строя кабели, связывавшие их с центральным пультом. До ноября 1986 года оперативный контроль развала проводился с помощью детекторов температуры и гамма-излучения, сохранившихся на единственном буе № 11.

Данные, полученные с помощью буев, указывали на монотонный спад активности, согласующийся с расчетами (отсутствие признаков СЦР).

С их помощью была оценена интегральная сумма остаточного тепловыделения. Это позволило утверждать, что более 90 % топлива осталось в помещениях 4-го блока.

Осенью 1986 г., сотрудники ОГ впервые обнаружили в "Укрытии" новый вид радиоактивных топливосодержащих масс (ТСМ). Оказалось, что кроме фрагментов активной зоны и топливной пыли, в объекте существует лавообразный материал, который представляет собой застывший расплав двуокиси кремния, содержащий несколько процентов топлива (рис.3).

 
Рис. 3. "Слоновья нога": "лава", застывшая в такой
необычной форме в помещении 217\2

В конце 1986 г. и в течение 1987 г. ОГ был проведен большой комплекс работ, связанный с пуском 1, 2, и 3-го блоков ЧАЭС.

Выполнялись отдельные работы по "Рыжему лесу" и г. Припять, была составлена первая карта плутониевых загрязнений.

С результатами работ по ЛПА, выполненными "Курчатовским институтом" в 1996-97 г.г., подробнее можно познакомиться по обзорам и отчетам (см., например, [1-9] и ссылки в них).

К концу 1987 г. информация о состоянии внутренних конструкций "Укрытия" и ТСМ, находящихся в объекте, ограничивалась теми периферийными помещениями, в которые смогли проникнуть разведывательные группы. Дальнейшему продвижению мешали огромные радиационные поля и бетон, в больших количествах (десятки тысяч кубометров) пролившийся при дистанционном бетонировании опор.

Необходимо было использовать новые методы и приборы для исследования степени ядерной, радиационной и тепловой опасности, которую представляли ТСМ и выработке соответствующих мер безопасности. План "Генерального наступления" был разработан ИАЭ им. И.В. Курчатова и одобрен на заседании Правительственной Комиссии 13 октября 1987 г. Он состоял в следующем:
- очистить и дезактивировать ряд помещений с западной (а позднее - с южной) стороны блока;
- установить в этих помещениях бурильные станки;
- пробурить скважины через бетонные стены и другие конструкции в шахту реактора и прилегающие помещения, в подреакторные помещения;
- с помощью специальных перископов, телевизионных камер, фотографирования провести визуальные наблюдения через скважины;
- обнаружив скопления ТСМ, измерить их параметры с помощью гамма, нейтронных и тепловых детекторов;
- отобрать и исследовать пробы различных материалов;
- после этого, оценить реальную опасность топливных скоплений и осуществить мероприятия по ее снижению;
- укрепить внутренние конструкции, грозящие серьезными обрушениями.

В декабре 1987 г. для выполнения этой программы, проведения дополнительных работ по укреплению конструкций "Укрытия", продолжения исследований в зоне отчуждения и решения ряда других задач была создана комплексная экспедиция при ИАЭ им. И. В. Курчатова ("КЭ").

Во время выполнения "пиковых" работ ее состав, включая военных строителей, достигал ~ 3500 человек. Научный отдел состоял из нескольких десятков сотрудников, прикомандированных из "Курчатовского института", ВНИПИЭТ, Радиевого Института им. В. Г. Хлопина, НИКИЭТ, НИКИМТ, СНИИП, ВНИИНМ и др.

За 1998 - 1991гг. "КЭ" выполнила огромный объем как строительно-монтажных, так и исследовательских работ ([6,7]).

Можно только упомянуть несколько направлений, отослав читателей к обзорам, оригинальным документам и ссылкам в них.

Так, примененные методы исследования позволили получить значительную информацию о недоступных прежде помещениях объекта и скоплениях в них ТСМ и радиоактивных материалов (см. [6,7], [9-14]).

Рис.4 иллюстрирует современные (2001г.) представления о расположении ТСМ в помещениях "Укрытия". Основной объем материалов для него получен в исследованиях "КЭ" и ОЯРБ МНТЦ "Укрытие" (см. ниже).

Результаты бурения позволили наметить новые пути проникновения разведывательных групп в помещения "Укрытия" и стимулировали создание семейства специальных диагностических роботов для работ внутри "Укрытия" (см. [15]).

 
Рис. 5. Робот-разведчик, оснащенный телекамерой, осветительными
и другими приборами, передвигается по специальным рельсам
в подаппаратное помещение разрушенного реактора.

С помощью скважин и непосредственно - разведывательными группами, к местам скоплений ТСМ были доставлены радиационные и тепловые детекторы. Так постепенно создавались контрольно-диагностические системы "Укрытия" ([6,7], [9], [11], [16]).

Параллельно с работами внутри объекта начали проводиться исследования на его площадке. Основная цель этих исследований - определить влияние "Укрытия" на окружающую среду (см. [6,7], [9], [11]).

В г. Чернобыль были созданы оснащенные современной аппаратурой лаборатории "КЭ". В них проводились дозиметрические, спектрометрические и радиохимические исследования образцов ТСМ, проб воды, земли и воздуха. К проведению анализов привлекались научные центры Москвы, Ленинграда и Киева.

2. Работы в составе МНТЦ "Укрытие" (с 1992 г. по настоящее время).

В 1991г. Зона, ЧАЭС и объект "Укрытие" перешли под юрисдикцию Украины.

4 февраля 1992 г. вышло Постановление Кабинета Министров Украины о создании на базе "КЭ", Института ядерных исследований НАНУ и ВО ВНИПИЭТ Межотраслевого Научно-технического Центра "Укрытие" (МНТЦ) при НАНУ. Основной задачей центра стало проведение научных и проектных работ по преобразованию объекта в экологически безопасную систему. На МНТЦ возлагалось также выполнение ряда НИР в Зоне.

По "Соглашению" между НАНУ и "Курчатовским институтом" последний осуществляет научное руководство над Отделением ядерной и радиационной безопасности (ОЯРБ) МНТЦ. Российские специалисты ежегодно командируются в Чернобыль, где вместе с сотрудниками отделения проводят работы на объекте "Укрытие", в лабораториях в Чернобыле и в Зоне.

Исторически сложилось так, что ОЯРБ проводит на "Укрытии" исследования, которые (достаточно условно) можно разделить на два типа.

К первому типу относятся постоянно ведущиеся наблюдения, цель которых контролировать динамику процессов, уже изучавшихся ранее, проводить, так называемые, регламентные работы. Например, контролировать нейтронные потоки от обнаруженных скоплений топливосодержащих масс (ТСМ) внутри объекта. На рис.6 представлены области таких, постоянно контролируемых параметров внутри и вне объекта.

 
Рис. 6. Области, в которых специалисты ОЯРБ контролируют
параметры объекта "Укрытие"