Авария на блоке №1 Чернобыльской АЭС, связанная с гильотинным разрывом технологического канала
Возникновение, развитие и ликвидация аварии
До возникновения аварии энергоблоки №2 и №З ЧАЭС (РБМК-1000) находились в работе с электрической нагрузкой соответственно 980 и 1010 мВт. Блок №1 в соответствии с технологическим регламентом находился в стадии сушки графитовой кладки реактора.
21 февраля 1983 г. параметры по давлению и температуре были подняты до номинальных, 23 февраля тепловая мощность реактора №1 была поднята до 50% номинальной. В работе находился ТГ-1 с электрической нагрузкой 500 МВт. Реакторное пространство (РП) продувалось азотно-гелиевой смесью с концентрацией гелия 67% при расходе 800 нм3/ч . Максимальная температура графита в РП не превышала 565°С. Влажность смеси на выходе из РП снизилась до 9.9 г/м3, давление в РП колебалось от 300 до 340 мм. вод.ст. Связь с колоколом мокрого газгольдера (МГ) со стороны блока №1 была закрыта.
В 8 ч. 11 мин. 25 февраля 1983 г. на блоке №1 сработала защита АЗ-5 от повышения давления газа в РП до 0.2 кГс/см2. По свидетельству старшего оператора газового контура (СОГК), первоначально давление на РП-1 поднялось мгновенно до 400 мм.вод.ст. (вся шкала прибора 400 мм !). СОГК вместе с оператором перекрыли подачу смеси на РП-1, отключили гелиевые компрессоры КГ-1,2,3, дефлегматор ГД-2, электрокалорифер ЭК-1, перекрыли йодные фильтры и арматуру в калорифере. Позднее, в 08.17, по согласованию с НС РЦ было отсечено РП блока №2 от колокола МГ. К этому времени давление на РП-1 уже было 0.2 кГс/см2, и постоянно повышалось давление под колоколом МГ.
Реактор был заглушен всеми стержнями СУЗ. При этом на БЩУ появились сигналы: “Повышение давления газа на входе в РП-1”, “Повышение давления газа на выходе РП-1”, “Снижение расхода газа через РП-1”.
В 08.12 появился сигнал превышения расхода воды ТК 21-56, который перешел в сигнал снижения расхода воды по коду недостоверности показаний.
В 08.13 были открыты затворы технической воды для обеспечения максимально возможного расхода охлаждающей воды на аварийный конденсатор газового контура и начато расхолаживание КМПЦ со скоростью 30°С/ч.
В 08.14 появились массовые сигналы превышения температуры газа по всем областям мнемотабло оператора газового контура с температурой до 106°С. В 08.16 из центрального зала стетоскопом и специальной аппаратурой был прослушан ТК 21-56 и окружающие каналы. Канал 21-56 давал более высокий шум.
В 08.18 был организован дозиметрический контроль в помещениях и на территории АЭС. Наблюдалось кратковременное увеличение выбросов в венттрубу по радиоактивным благородным газам. Суммарный выброс по прибору “Калина” составил 40 ки.
В 08.30 по указанию зам. главного инженера по эксплуатации было начато снижение расхода в ТК 21-56 с целью сокращения поступления пароводяной; смеси в графитовую кладку реактора.
Исходный расход составлял 50 м3/ч. Сокращение расхода производилось ступенчатым прикрытием ЗРК(по 0.2 мм) с 8 до 3 мм по команде СИУРа оператором ЦЗ и старшим инженером-механиком под контролем НС РЦ, и к 08.35 расход был снижен до 27 м3/ч.
В 08.25 давление в РП-1 сохранялось на уровне 0.2 кГс/см2, а давление в МГ возросло до 900 мм.вод.ст, и появился “проскок” газа через гидрозатвор МГ, что определялось по миганию верхнего уровня гидрозатвора.
В 08.30 были проверены дренажи 85 сборок блока №1: вода шла полным сечением с 0,1,2 квадрантов, а с 3-го квадранта воды не было. Позднее, после продувки 3-го квадранта, вода также пошла.
В 08.35 СОГК зафиксировал снижение давления в РП-1 до 0.05 кГс/см 2, а в 08.40 стало снижаться давление в МГ. В 08.45 давление в РП-1 снизилось до “нуля”, однако, одновременно было зафиксировано повышение давления с 200 мм до 600 мм. вод.ст. в РП блока №2 !
До начала выгрузки ТВС из ТК 21-56 проведенным ?-спектрометрическим анализом воды разгерметизация твэлов не была установлена. В 13.20 с помощью РЗМ из ТК 21-56 были произведены выгрузка подвески с кассетой и герметизация канала аварийной пробкой.
Причины аварии
После расхолаживания блока 26 февраля был произведен осмотр ТК 21-56 с помощью перископа. Был обнаружен, полный поперечный разрыв канала (типа гильотинного разрыва) в зоне нижнего переходника в месте внутреннего стыка стальной и циркониевой частей канала. Разрыв находился на отметке 3276 мм. Ранее на этом же блоке повреждения нижнего переходника были обнаружены в ТК № 46-18 и № 63-54.
Расстояние между кромками разрыва ТК составляло около 30 мм. В образовавшемся пространстве была видна часть графитовой втулки с неровными краями. Верхний край разрыва со стороны циркония имел ровную кромку. На нижнем торце разрыва со стороны наружной поверхности наблюдались выкрашивания металла и трещины, характер разрушения был хрупким.
27 февраля 1983 г. при извлечении ТК из реактора производился его осмотр и осмотр ячейки 21-56. Визуальным осмотром из помещения Я 804 и по телевизору, находившемуся на БЩУ, было установлено разрушение графитовых колец и нижних втулок.
При осмотре графитовых блоков были обнаружены их повреждения в виде продольных трещин с выкрашиванием шириной до- 30 мм на четырех нижних блоках. Наибольшей ширины трещины (4 трещины), отстоящие на 90°, были обнаружены в третьем и четвертом снизу графитовых блоках; при этом совпадали расположения трещин во втором, третьем и четвертом блоках. Три трещины третьего блока расширяются от низа блока к середине до размеров 30, 50 и 40 мм . В нижней части четвертого блока имелись трещины шириной 30, 50, 10 и 50 мн. В трещинах третьего и четвертого блоков оказались осколки графитовых втулок, не выступающие в центральное отверстие. В пятом снизу графитовом блоке дефектов не было обнаружено.
27 февраля 1983 г. на место поврежденного был установлен новый ТК.
При расследовании аварии комиссией не была установлена причина разрыва ТК. Выявлены лишь некоторые недостатки эксплуатации, имеющие косвенное отношение к разрыву:
– регистратор давления газа в МГ завышал показания на 400 пн вое.ст., не был откорректирован ноль:
– проектом не предусмотрен регистратор давления газа в РП со шкалой от 0 до 1 кГс/см2, необходимость в котором возникает в подобных аварийных случаях;
– проектная схема газовых контуров для блоков № 1 и 2 предусматривает их постоянную связь с МГ, что приводит к возмущениям на режиме газовой продувки неаварийного блока.
Один из возможных сценариев гильотинного разрыва основан на том, что существующая трещина увеличивается до размера неустойчивости (критического размера трещины) и затем мгновенно распространяется по окружности трубопровода до полного среза.
ТК в месте разрушения выполнен из высокопрочной стали, которая имеет повышенное сопротивление нестабильному росту трещины. Перед тем как трещина достигнет размера, при котором возможен внезапный катастрофический разрыв, из ТК должны возникать значительные течи.
В рассмотренном случае “течь перед разрушением” наверняка имела место, однако, диагностика ее была затруднена, так как высокая влажность и температура в газовом контуре могли считаться персоналом как обусловленные сушкой РП.
Можно предположить, что динамическое воздействие, приведшее к увеличению трещины до размеров неустойчивости, связано с колебаниями ТК, обусловленными возникновением в потоке особой вихревой структуры.
