А если не на 20 лет растянется выделение - побыстрее?
Прикинем чисто умозрительно/ что означало бы выделение такой энергии за секунды. Если положить среднюю удельную теплоемкость материалов реактора и окрестного железобетона 0,4 кал/г. градус (это с походцем), то получится, что эта энергия нагреет сам реактор, окружающий его графит и еще примерно такую массу железобетона-т. е. в целом массу порядка 10000 тонн (масса 9-этажного дома-башни)-до сотен миллионов градусов. До температуры ядерного взрыва. Ничего нового... кроме одного: взрыв т а к и х масс урана никогда еще не осуществлялся; все, что было, в пределах малой доли от нее.
Дальше наша умозрительность переходит в то, что уже описывалось: в атмосферу вымахивает газо-пыле-вой "гриб" километровых размеров, в нем вспыхивает то, что "ярче тысячи солнц"... с одной опять-таки поправкой: в силу громадности выделившейся энергии (куда против нее той, что запасена в десятке килограммов ядерной взрывчатки среднего боевого заряда!) будет сожжено все в пределах прямой видимости. Одинаково дерево и сталь, животные и бетон. Если такой "реактор-солнце" вымахнет на 1 километр - то в радиусе 113 км от него; если поднимется на 100 км, что вполне реально при таких энергиях,-то в радиусе 1130 км; применительно к Чернобылю-по Ленинград на севере, по волжские города на востоке и по Прагу и Дрезден на западе.
Но полно, возможно ли такое? Возможен ли "бомбовый вариант", бомбовый взрыв аварийного реактора? По этому пункту как раз более всего и хотелось бы получить обоснованное опровержение от ядерщиков. Как оппонент, со своей стороны хочу обратить внимание, во-первых, на прямое и четкое определение в "Справочном руководстве по физике" Яворского и Селезнева (М., "Наука", 1984): "Атомная бомба является особым реактором на быстрых нейтронах, в котором происходит неуправляемая цепная реакция..."-ибо и энергетические реакторы работают на быстрых нейтронах; во-вторых, на эпиграф к разделу.
До прочтения этой статьи в МСЭ я и сам верил, что уран-238 - т. е. просто природный уран, состоящий из этого изотопа на 99,3%, а равно и идущий (с небольшим обогащением изотопом-235) в реакторы АЭС - не "бомбовый" материал. Оказывается, не только "бомбовый", но и-в силу относительной дешевизны-самый страшный из всех. Эти трехступенчатые ядерные монстры, в которых термоядерная бомба оказывается только капсюлем-детонатором для основного заряда из u-238, редко описывают- но они существуют. Вряд ли их много, ибо таких достаточно по одной-две на полушарие... но они есть.
Конечно, отличие от реактора - и конструктивное, и особенно тем, что в нем нет этой "средней ступени", термоядерного запала, обеспечивающего самые быстрые, энергичные нейтроны для урана-238,- весьма существенное. Но все же, все же, все же...
И уж, безусловно, реакторы будут "задействованы" описанным в эпиграфе образом при попадании на площадку АЭС термоядерной ракеты или бомбы. Все, сколько их там есть.
Чтобы закруглиться с неприятной "бомбовой" темой, надо рассеять одну довольно популярную иллюзию. Общеизвестно, что мировой арсенал ядерного оружия содержит сейчас около 50 тыс. единиц (бомб, головок ракет, мин) суммарной мощью в 12000 Мт (мегатонн) тротилового эквивалента; это соответствует примерно миллиону "хиросимских" бомб. Числа весьма впечатляющие, шести- и десятизначные... целый Эверест тротила. Четыреста ныне действующих в мире энергетических реакторов общей мощностью в 280 тыс. мегаватт против этого не очень смотрятся.
Но введем, наряду с тротиловым, понятие "урановый эквивалент". Ведь так ли, этак ли, но все сводится к выделяемым энергиям: 1 кг u-235 (и любого другого делящегося вещества) при полном делении всех ядер равен 20 000 т тротила, выделяет при взрыве энергию в 20 млрд килокалорий. С поправкой на то, что делятся при взрыве не все ядра, уменьшим эту энергию вдвое.
Нетрудно подсчитать, что тогда 12 миллиардам тонн тротила в ядерном оружии всего мира эквивалентны всего 1200 тонн u-235 или любого делящегося вещества. (Если учесть, что самые-то "мегатонны" в общемировом "ядерном залпе" приходятся на термоядерные заряды, где концентрация энергии на порядок выше,то реальный вес всей этой благодати и вовсе тонн пятьсот, десяток вагонов.)
Полный же "урановый эквивалент"-т. е. просто урановый заряд-во всех ныне работающих на планете энергетических реакторах, если оценивать по их мощности, составляет около 50 000 тонн. Это без транспортных, технологических и исследовательских реакторов. В мегатоннах тротила читатель пусть подсчитает это сам.
Известно далее, что ста-ста пятидесяти мегатонн, ракетного залпа одной подводной лодки, достаточно, чтобы, вызвав "ядерную зиму", погубить человеческую цивилизацию. 150 Мт по энергии соответствуют 1,5-Ю17 кал-это одна четверть от оцененного выше запаса энергии в реакторе РБМК.-1000!
...В боевых ядерных устройствах все сконструировано так, чтобы использовать взрывчатку с наибольшим коэффициентом "полезного" (для всех нас) действия; в реакторах этого, понятно, нет. Но на 1/4, вероятно, можно ориентироваться. Да, кроме того, ведь на той же площадке АЭС стоят другие реакторы. Если такая энергия воздействует на всю планету, то уж на них-то наверняка.
Так какова же действительная степень риска?
4
- И что тогда будет?
- Наш реактор проплавят насквозь земной шар и выйдет в Китае.
Из фильма "Китайский синдром" (США)
Хорошо. Будем надеяться, что специалисты обоснуют: классический ядерный взрыв реактора невозможен. (Хотя... обоснуют-то только теоретически; эксперимент: перекрыть воду, выдернуть стержни и поглядеть, что получится,здесь, как все мы понимаем, невозможен. Для этого нужно иметь отдельную планету.) Но вот неклассическая и, похоже, куда более вероятная ситуация выхода цепной реакции из-под контроля: проплавление стен, расплавление и отекание ядерного топлива (см. выше высказывание М. Розена)... То, что в американском фильме не слишком удачно назвали "китайский синдром" и что я бы назвал "ядерной агонией" аварийного реактора.
...Историки науки в будущем, оценивая увлечение "ядерной энергетикой" (если, понятно, миру удастся его пережить), несомненно, обратят внимание на чудовищное, совершенно недопустимое пренебрежение в этом деле философской, в частности, космологической стороной дела. Ну, узкие специалисты - что им та философия с космологией. Они решали простую задачу: вот на турбины тепловых электростанций водяной пар подается под давлением в сотни атмосфер при температуре в сотни градусов - можно ли такое получить от реакторов? Сотни-то градусов? Да шутя. А вода и пар будут радиоактивны? Да, но мы их пустим по замкнутому циклу. И дальше пошли проекты, технические решения, сообщения ТАСС, премии, награды, общие ликования.
А то, что химическое топливо при сгорании выкладывает свои тепловые возможности целиком, а ядерное в реакторах АЭС-только стотысячную долю, осталось вне рассмотрения. Рабочая температура ТВЭлов соотносится с полным, в сотни миллионов градусов, диапазоном "ядерных" температур, как толщина волоса с ростом человека.
Даже на основе знаний о Солнечной системе, о том, что масса нашего светила в тысячу раз превосходит общую массу холодных планет,-нетрудно прийти к выводу, что такое горячее газо-плазменное состояние вещества основное во Вселенной; а привычное нам плотное (тем более твердое, при котором возможны конструкции) - крайность. И ядерная энергия, будь то от деления или синтеза, все равно, обеспечивающая жар и накал 200 миллиардов звезд Галактики, тоже основная форма энергии мира. Мы, считающие свой мир "нормальным", существуем в последних трехстах градусах от предела, от абсолютного нуля. В другую же сторону пределов нет.
Вполне возможно, что во Вселенной, помимо физических категорий, существует, к примеру и Вселенская Этика; то, что мы называем "по большому счету". И по большому вселенскому счету вряд ли прилично использовать энергию, зажигающую звезды, при таких сиротских температурах-да еще для мелких, пошлых целей: смотреть телевизоры, кататься в троллейбусах, бриться. Без этого можно обойтись, без этого лучше бы обойтись.
А если практически, то любые конструкции, даже из огнеупорных материалов, существуют при температурах не выше трех - трех с половиной тысяч градусов. Далее все плавится (многое и испаряется) и действуют совсем иные законы природы; в частности, происходит разделение веществ в соответствии с их плотностями и температурами плавления. Как в домне: металл вниз, шлак поверху.
Уран - даже в форме двуокиси - достаточно плотен, чтобы стекать при расплавлении вниз. И никакие остатки бывшей конструкции реактора не помешают ему собираться там в лужи, линзы, суперкапли со сверхкритическими массами тем более, повторяю, что в реакторах критическая масса ради длительной эксплуатации превышена многократно. И когда там разгорятся цепные реакции, дно реактора таки будет пробито.
...Взрыв есть взрыв - будь то на ЧАЭС, в Арзамасе, Свердловске - он хоронит под обломками и причину своего возникновения. Как и почему все произошло, восстановить невозможно. Может быть, в каком-то участке реактора заклинило стержни - они в РБМК-1000 шестиметровые и опускаются своим весом. Нам остается ориентироваться на факт, что мощность подпрыгнула в сто раз против номинала. Этого достаточно.
...Неудачность образа "китайского синдрома" в следующем: во-первых, на глобусе с Соединенными Штатами центрально-симметричен не Китай, а Индийский океан; во-вторых, опустившись к центру Земли, реактор, естественно, дальше не пойдет; в-третьих, и от реактора-то ничего не останется, а проплавлять планету будут огненно пульсирующие "капли" критических масс и объемов ядерного горючего-пульсирующие именно на предвзрывном пределе: расширились-реакция деления прекратилась, стянулись-снова пошла и т. д.
Но образ верен в самом существенном: энергии реактора действительно хватит, чтобы проплавить Землю. Собственно, ситуация в глубинах планеты нам мало известна, что там что будет расплавлять, но указанной выше энергии РБМК, это я подсчитал, достаточно, чтобы довести до 4000°С объем плотного каменистого грунта сечением 20 м2 и длиной 12600 км (диаметр Земли).