Результати експерименту з коріумной лавою
Найцікавіше в наукових дослідженнях - це зробити відкриття зовсім не в тій сфері, в якій працював. Таким відкриттям є радіоактивна лава, небезпека якої виявилася при дослідженні аварій на Чорнобильській АЕС та на Фукусімі.
Здавалося б, яка взагалі може бути зв'язок між лавою і ядерною енергетикою? Проте, цей зв'язок є. Чи не з штучної лавою, яку люди виробляють, переважно, заради мистецтва, а з тієї радіоактивною субстанцією, при зустрічі з якою можна сміливо прощатися з життям. Походження такої лави переважно випадково і наслідки її появи виключно трагічні.
Щоб зрозуміти, про що йде мова, необхідно повернутися до атомних електростанцій. Об'єктом нашої уваги є ні що інше як розплавлення ядерних паливних елементів реактора. Це відбувається, коли реакції розщеплення ядра, що відбувається в реакторі, стає неможливо забезпечити належне охолодження і починає нагріватися все, включаючи урановий стрижень і бетонну підлогу самої будівлі АЕС. Під час катастрофи, такий, як в Чорнобилі або на Фукусімі, стає неможливим охолодження уранових стрижнів, і жар починає з високою швидкістю поширюватися по станції. Два найбільш важливих первинних ізотопу, які використовуються в реакції розщеплення ядра, це уран-235 і плутоній-239. Розщеплення стає можливим за допомогою поглинання нейтронів ізотопів з ще більш коротким періодом напіврозпаду (таких як цезій і стронцій), і, власне, є джерелом тепла і самою сутністю роботи ядерного реактора. Ланцюгова реакція розщеплення, розкладання і поглинання роз'єднаних альфа-частинок іншими атомами може тривати нескінченно; нагрів буде відбуватися до точки, на якій уранові стрижні (зроблені они переважно з збагаченого урану) почнуть деформуватися, а якщо температура підніметься ще вище - плавитися. Зазвичай ядерний реактор охолоджується водою, але в непередбачених обставинах стрижні розплавляться повністю, перетворившись в лаву.
Зрозуміло, така штучна лава відрізняється за складом від природного вулканічної субстанції. Уранові стрижні складаються з цирконієвого корпусу і ядерного палива - діоксиду урану - всередині. У разі аварії на АЕС, коли температура перевищує максимальний допустимий ліміт в 700 градусів, стрижень починає деформуватися. Коли ж температура сягає позначки в 1200 градусів, уранові стрижні плавляться, перетворюючись в субстанцію, що складається з урану і цирконію.
Обидві катастрофи на ядерних електростанціях досягли стадії освіти коріуму. І Чорнобиль, і Фукусіма зіткнулися з цим явищем. У той час як японці стверджують, що лава не вийшла за межі будівлі АЕС (цей факт, до речі, не доведений), на радянській електростанції, безсумнівно, контроль над ситуацією було втрачено повністю. Існують фотографії з Чорнобиля, на яких видно триметрові патьоки застиглого коріуму. На щастя, температура плавлення бетону, що складається в основному з вапняку, вище температури плавлення уранових стрижнів, в результаті сам процес плавлення бетону і змішування його з лавою, охолоджує коріум. Тому так багато уваги приділяється пошуку оптимального складу бетону для будівництва ядерних реакторів.
Чому ж тоді коріум такий небезпечний? Адже далі трьох метрів за межі реактора лава просунутися не в змозі? Не слід забувати про склад цієї субстанції. Навіть коли коріум абсолютно застигне, він буде дуже і дуже радіоактивний ще багато століть.
Вимірювання радіоактивності і газів, що виділяються з охолодженого реактора Фукусіми, показали, що коріум під час катастрофи просунувся більше ніж на півметра через заграждающие бетонні стіни.
Насправді стадія освіти коріуму - явище дуже рідкісне, воно виникає тільки за умови ланцюгової реакції надмірної кількості високоактивних ізотопів. Втім, існують теорії, що в далекому минулому на нашій планеті були природні ядерні реактори, які нагрівали Землю за рахунок розщеплення урану, торію і калію.