Володимир романець

ОСТАННЄ ПОПЕРЕДЖЕННЯ

Документальна повість

ISBN 5-7720-0447-6

КИЇВ. ВИДАВНИЦТВО ЦК ЛКСМУ «МОЛОДЬ». 1989

Документальна повість відомого американського професора Р. П. Гейла, написана у співавторстві з адвокатом Т. Гаузером, присвячена ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС і особистій участі вченого у лікуванні потерпілих.

Бертран Рассел і Альберт Ейнштейн.

Вересень 1956 року.

ЧАСТИНА ПЕРША

Обставини

Розділ 1

Орлов, Варсінян... Радянським людям ці імена добре відомі. Акимов, Парчук... Вони і двадцять сім інших стали першими жертвами Чорнобиля. Четверо їхніх товаришів лежать деінде. Валерій Ходемчук, оператор машинного залу, загинув умить під час вибуху і був похований під тоннами уламків, його останків так і не знайшли. Троє співвітчизників Ходемчука померли невдовзі після вибуху — їх поховали в Києві. Кількасот чоловік, уражених радіацією, привезли літаком до Москіт для спеціального лікування. Деякі вижили — ті, що не лягли на вічний спочинок за холодними сірими мурами Митинського цвинтаря.

Кожен, хто живе на Землі, помре. Ми всі це знаємо. Нам це не подобається, і ми намагаємося уявити себе безсмертними. Однак життя кожного з нас залежить від хімічної рівноваги в нашому організмі, яка рано чи пізно порушиться. Ми помремо, наші діти помруть, але цивілізація житиме далі. Ми припускаємо, що в якійсь формі цивілізація, а з нею і наш біологічний вид виживе.

Це оптимістичне припущення. За даними науки, Земля існує чотири з половиною мільярди років. Життя в найпростішій формі виникло через п’ятсот мільйонів років. Два мільярди років тому зелені водорості почали синтезувати сонячне світло, утворюючи складні хімічні сполуки. Якщо припустити, що вік Землі становить добу, то неандерталець з’явився менш як дві секунди тому. А єгипетські піраміди були збудовані за одну десяту останньої секунди.

Навіщо ці цифри? Бо відлюдний куточок Митинського цвинтаря нагадує нам, що людина — в природі з природи, а не над нею, що наш вид смертний. «Історія життя на Землі,— писав Рачел Карсон у «Мовчазній весні»,— це історія взаємодії між живими істотами і їхнім оточенням. Великою мірою фізична форма тварин і форма їхнього життя на Землі зумовлені середовищем. Лише протягом теперішнього сторіччя один : видів — а саме людина — набув такої могутності, як; здатна змінити природу світу».

Ми, автори цієї книжки, віримо в науку, віримо і техніку й технологію. Водночас ми розуміємо, що розщеплення атомного ядра — найнебезпечніший з процесів, відомих людині. З його допомогою можна обернути Землю на пустелю, але й можна примусити пустелю зацвісти буйним цвітом. Ядерна енергія — це та сила, якою людство не повинно зловживати.

Уже тепер висловлюються побоювання, що наука зайшла надто далеко, що, розщепивши атом, людина створила смертельну загрозу для самої себе. Коли порушення рівноваги навколишнього середовища досягає критичної межі, зміни настають швидко й раптово; їх годі передбачити. Природні явища набувають глобального масштабу. Протягом минулих сторіч людина або протидіяла цим тенденціям, або призвичаювалася де них. Але тепер події розвиваються в небезпечному напрямі, і, якщо так триватиме далі, всі ми загинемо. Осі чому Чорнобиль — непримітне містечко на Україні — назавжди увійшов до лексикону всього людства.

Ця книжка — не підручник, у якому висвітлюються особливості атомної доби. У ній насамперед викладене особисті враження й спогади про Чорнобиль і зроблено спробу поглянути з перспективи на найбільшу в світі аварію на атомних електростанціях.

Дехто вважає, ніби питання, пов’язані з атомною енергією, такі складні, що зорієнтуватися в них і збагнути їх можуть тільки фахівці. А проте ми дотримуємо ся протилежного погляду. Всі ми живемо в світі, майбутнє якого дуже тісно пов’язане з ядерною технологією Як громадяни демократичного суспільства ми зобов’язав знати ці питання, правильно їх оцінювати і діяти без самообману, перебільшення чи демагогії. Дуже важливо, щоб люди розуміли, що вже відомо, а чого ще не відомо в царині ядерної енергетики. Отож, будь ласка, дуже уважно прочитайте подальші сторінки. Читаючи, ви переконаєтесь, що засади ядерної енергетики, попри їхню складність, доступні кожній людині, яка хоче знати їх. А ми зі свого боку докладемо всіх зусиль, щоб якнайпростіше і найкоротше пояснити вам ці засади.

Почнемо з атомів — будівельного матеріалу природи. Атоми надзвичайно малі. Якщо покласти сто мільйонів атомів рядком, то довжина такого рядка становитиме один дюйм. Атоми складаються переважно з порожнього простору. Центр атома — це протони і нейтрони, які разом утворюють ядро, а в ядрі зосереджена більша частина ваги атома. Якби речовина складалася тільки із самих щільно спресованих атомних ядер, то монета завбільшки з пенні важила б сорок мільйонів тонн. Однак ядро займає всього одну стотисячну частину об’єму атома. Решта об’єму — простір і крихітні електрони, які кружляють довкола ядра так само, як планети кружляють довкола сонця.

Матерія складається з атомів, але не всі атоми однакові. Головна різниця полягає в кількості протонів і нейтронів, які утворюють ядро. Наприклад, атом водню завжди має один протон, кисню — вісім, а урану — дев’яносто два протони. В кожному атомі кількість електронів, що кружляють довкола ядра, і кількість протонів однакова. Однак кількість нейтронів у атомах одного і того самого елемента може бути різна. Наприклад, тоді як уран має дев’яносто два протони, один тип атома урану має 143 нейтрони, а ще один — 146. Ці ізотопи (так називаються різні типи одного і того самого елемента) відомі як уран-235 і уран-238 (92 протони плюс 143 нейтрони дорівнює 235, а 92 протони плюс 146 нейтронів дорівнює 238).

Кожен атом утримується від розпаду силою, яку фізики називають «великою силою» — найдужчою в природі, силою, яка донедавна унеможливлювала розщеплення атома. «Мені здається,— писав Ісак Ньютон 1704 року,— що спершу Бог створив речовину у вигляді твердих мас — непроникних рухомих частинок, таких твердих, що їх неможливо розбити на шматки, звичайна сила нездатна зруйнувати, розірвати те, що створив сам Бог».

1 1 дюйм дорівнює 2,54 см.

Ньютон, ясна річ, не мав справи з фізикою на атомному рівні, але все ж його погляд домінував над усіма іншими протягом сторіч. Фізики XIX сторіччя, виходячи з його логіки, розвинули теорію, згідно з якою маса і енергія являють собою окремі закриті системи, причому ні маса, ні енергія не можуть бути створені чи зруйновані. У 1905 році Альберт Ейнштейн опублікував свої погляди на це питання. Досліджуючи властивості енергії, маси, часу та простору, він висунув думку про те що інертна маса містить велику кількість потенційно енергії, яку можна звільнити, зруйнувавши структуру тобто розщепивши основні структурні одиниці. Далі він висунув думку про те, що протягом цього процесу певна кількість речовини перетворюється на енергію і що утворена кількість енергії дорівнює кількості втрачено маси, помноженої на квадрат швидкості світла: Е = mc² Енергію можна створити: речовину можна зруйнувати Однак спочатку то була всього-на-всього теорія. Ніхто в тому числі й сам Ейнштейн, не міг тоді ще втілити ї в життя. Аж ось у 1938 році фізики встановили, що колі атоми урану-238 бомбардувати нейтронами, то їхні ядра внаслідок удару розщеплюються, вивільнюючи при цьому енергію. Навіть більше, під час розщепленні ядер їхні нейтрони вистрелюються з великою швидкістю в напрямку найближчих атомів, спричиняючи розщеплення сусідніх атомів. Отож фізики зробили такий висновок: якщо взяти достатню кількість атомів урану і спричинити їх розщеплення, то почнеться ланцюгова реакція — швидке розщеплення одного з одним атомів, яке триватиме доти, доки вичерпається запас урану. Протягом цього процесу вивільнюється величезна кількість енергії.

2 серпня 1939 року, підозрюючи, що гітлерівська Німеччина вже почала роботу над розкриттям таємниць атома, Альберт Ейнштейн надіслав листа президентові США Франкліну Рузвельту, в якому мовилося:

«Пане президент,

останні роботи Е. Фермі та Л. Сіларда, які були надіслані мені у формі рукописів, приводять мене до думки про те, що елемент уран у найближчому майбутньому може стати новим і важливим джерелом енергії. Деякі аспекти ситуації потребують пильності і в разі потреби швидких дій з боку американської адміністрації. Саме через те я вважаю своїм обов’язком звернути Вашу увагу на такі факти і висловити такі рекомендації:

Протягом останніх чотирьох місяців стало можливим завдяки роботі Жоліо-Кюрі у Франції, а також Фермі та Сіларда в Сполучених Штатах — здійснити ядерну ланцюгову реакцію у великій масі урану, внаслідок чого вивільнюється велика кількість енергії і велика кількість нових радієподібних елементів.

Це нове явище приведе також до створення бомб — потужних бомб нового типу. Внаслідок вибуху однієї такої бомби, приставленої на судні до порту, увесь порт може бути знищений разом із прилеглою територією.

Беручи до уваги ситуацію, що складається, доцільно було б підтримувати сталі контакти між адміністрацією США і групою фізиків, які досліджують ланцюгові реакції в Америці. Для здійснення таких контактів Ви могли б призначити довірену людину, яка б діяла неофіційним шляхом, а в її обов’язки входило б таке:

а) постійно інформувати уряд Сполучених Штатів про розвиток подій у даній галузі і давати урядові відповідні рекомендації, звертаючи особливу увагу на проблему забезпечення Штатів урановою рудою;

б) пришвидшувати експериментальну роботу в межах бюджетів університетських лабораторій, забезпечуючи їх коштами, якщо такі кошти виявляться потрібними, укладаючи угоди з приватними особами, які бажають зробити внесок у дану справу, чи співпрацюючи з промисловими лабораторіями, які мають потрібне обладнання.

Я розумію, що Німеччина фактично припинила продаж урану з чехословацьких копалень, які вона захопила. Цей її крок стає зрозумілим у світлі призначення німецького заступника міністра відповідальним за роботу Берлінського інституту ім. кайзера Вільгельма, де з ураном ведеться та сама робота, яку раніше було проведено в Сполучених Штатах.

Щиро ваш

Ейнштейнів лист привіз до Вашингтона Александр Захс, який чекав зустрічі з президентом аж до 11 жовтня. Коли ж нарешті президент прийняв Захса, то про лист було сказано, що він «передчасний». Наступного ранку Захс зумів добитися другої зустрічі. Цього разу він розказав Рузвельтові про те, як один американський винахідник написав Наполеонові листа, в якому пропонував створити флот кораблів, що можуть плавати без вітрил за будь-якої погоди. Цим винахідником був Роберт Фултон, парові судна якого допомогли б Франції завоювати Англію.

— Пане президент,— сказав наприкінці розмови Захс,— я аніскільки не сумніваюсь у тому, що атомна енергія у скутому стані — поруч із нами і що одного дня людина вивільнить її з того стану і візьме під свій контроль її безмежну силу.

Якусь мить президент мовчав, а потім запитав:

— Ви хочете сказати, що нацисти можуть підірвати нас?

— Атож,— відповів Захс.

Отак розпочався Манхеттенський проект, кульмінаційним пунктом якого стало бомбардування Хіросіми й Нагасакі в серпні 1945 року. Хто брав участь у здійсненні цього проекту, вважав, що коли б Німеччина оволоділа виробництвом ядерної зброї раніше від Сполучених Штатів Америки, то це стало б причиною страшного лиха. Завдання перед учасниками стояло дуже складне, воно потребувало знань усіх досягнень фізики і навіть більше. Для підтримки проекту Рузвельт на початку 40-х років схвалив секретні видатки в розмірі сотень мільйонів доларів. Проект трималося в таємниці від конгресу, більшості членів кабінету президента і від віце-президента Трумена, який не знав про його існування аж до 12 квітня 1945-го — дня, коли президент Рузвельт помер. Через три місяці, незадовго перед світанком 16 липня 1945 року, в пустелі штату Нью-Мехіко, поблизу Аламогордо, було випробувано першу атомну бомбу.

«Ми лежали там у страшенній напрузі,— згадував, пізніше Ізідор Рабі.— На сході в небі світилося кілька, золотих смужок, було ще темно, і тому кожен з нас майже не бачив своїх сусідів, що лежали поруч. Раптом у; небі спалахнуло величезне яскраве світло, таке сліпуче, якого, мабуть, ще ніхто ніколи не бачив. Воно вибухнуло, тоді підскочило,— воно неначе пронизало всіх. Здавалося, що це світло триватиме вічно. Але ось воно зменшилося, почало зникати, і ми глянули туди, де було прилаштовано бомбу; там виникла величезна вогненна куля, яка все росла і, ростучи, оберталася; відтак вона піднялася в повітря, спочатку в жовтих омахах полум’я, тоді в яскраво-червоних, а тоді в зелених. Стало холодно. Це була не ранішня прохолода, а холод, що; виникав на думку, наприклад, про мій дерев’яний будинок у Кембриджі, про мою лабораторію в Нью-Йорку про мільйони людей, що живуть довкола. Подумати тільки — ота сила природи, яку ми вперше зрозуміли, була тут разом із нами!

Від вибуху випарувалася стофутова вежа, з якої звисала бомба, і виник кратер діаметром 1200 футів. Температура в момент вибуху піднялася до десятків мільйонів градусів за Фаренгейтом — таке явище можна порівняти хіба що з вибухом наднової зірки. Ось що говорить про це один із свідків — фізик Джордж Кістяковскі: «Я певний, що коли настане кінець світу, в останню секунду існування Землі остання людина побачить те, що бачили ми».

Через три тижні, 6 серпня 1945 року о 2-й годині 47 хвилин ночі, з американської військово-морської бази на острові Тіпіан піднявся літак. О 3-й годині ночі члені екіпажу почали складати предмет, який, за словами одного з них, нагадував «довгасту бляшанку на сміття, оснащену стабілізаторами». Під покровом ночі літак полетів у напрямку Японії. Його супроводжували два літаки-спостерігачі з науковою апаратурою та фото - й кінокамерами на борту. О 9-й годині 15 хвилин 17 секунд ранку бомбоскид літака широко розчинився і вантаж було кинуто над Хіросімою. Через сорок три секунди польоту бомба вибухнула.

«Протягом першої секунди після вибуху,— записали пізніше в звіті,— тоненька смужка яскраво-червоного світла перетворилася на сяючу кулю завбільшки з милю в діаметрі, температура всередині кулі досягла 50 000 000 градусів за Фаренгейтом. На земній поверхні, тобто на відстані яких 2000 футів від вибуху, температура досягла кількох тисяч градусів, спричинивши розпилення поверхні граніту. Після цього першого спалаху світла вогняна куля несподівано вибухнула, перетворившись на плетиво полум’яних омахів та червоних хмар, з яких випростався велетенський стовп білого диму і досяг висоти 10 000 футів, а тоді розпластався врізнобіч, утворивши хмару-гриб; та хмара піднялася вгору, досягши висоти 45 000 — 50 000 футів».

Е = mc²...

Один грам маси було перетворено на енергію, яка знищила місто і 200 000 людей...

Розмірковуючи пізніше над цією жахливою акцією, Альберт Ейнштейн проголосив: «Атомна бомба глибоко змінила природу світу, і тепер людство живе серед нового оточення, до якого воно повинно пристосувати своє мислення».

На сьогодні в світі є 50 000 ядерних бойових головок — на підводних човнах, на літаках, на кораблях, у спеціальних сховищах. Сила вибуху цієї зброї дорівнює силі вибуху двадцяти мільярдів тонн тринітротолуолу, тобто силі, яка в 1 600 000 разів перевищує силу вибуху бомби, що зруйнувала Хіросіму. Отже, як справедливо сказав Джонатан Шелл: «Ми живемо у всесвіті, основна речовина якого має таку енергію, яка може знищити нас... Усі людські сили перевищує універсальна сила, яку було вивільнено тоді, коли розщепили атом».
Розділ 2

Наприкінці другої світової війни життя на Землі цілковито перемінилось. Завдяки науці атомна енергія стала доступна людині. 1946 року конгрес Сполучених Штатів створив у зв’язку з цим Комісію в справах атомної енергії і уповноважив її керувати всіма аспектами розвитку ядерної енергії як частиною цілковитої монополії уряду над ядерними процесами. Ця комісія, зокрема, стежила за будівництвом кількох ядерних реакторів, призначених для виробництва здатного до розщеплення матеріалу. Проте ці реактори могли також виробляти надзвичайно корисний побічний продукт — електрику.

У грудні 1953 року президент Дуайт Д. Ейзенхауер виголосив свою знамениту промову «Мирний атом», у якій він перед Генеральною Асамблеєю ООН обстоював використання ядерної енергії для мирних цілей. Через рік конгрес вніс поправки в закон про атомну енергію, які надавали цивільним організаціям можливість набувати ядерні матеріали, а також уповноважували Комісію в справах атомної енергії дозволяти приватним фірмам будувати й експлуатувати ядерні електростанції. І все ж приватне будівництво ядерних електростанцій посувалося поволі. Ядерна енергетика була справою ризикованою, і серед акціонерів знаходилося дуже мало охочих вкладати свої капітали в її розвиток. Адже в разі аварії довелося б втратити мільярди доларів. Отож у 1957 році з метою стимуляції розвитку ядерної енергетики конгрес США прийняв закон, який значно підвищував відповідальність операторів електростанцій за безпеку роботи ядерних реакторів. Завдяки цьому ядерна енергетика отримала новий поштовх для свого розвитку. Спочатку цей розвиток відбувався поволі, а далі все швидше й швидше.

Перші кілька ядерних реакторів були невеликі і збудовані за рахунок державних субсидій. Наступну дюжину електростанцій збудували компанії «Дженерал електрік» і «Вестінгауз» із метою завоювання ринку. В середині 60-х років потреба в державних субсидіях для будівництва ядерних електростанцій відпала — ці електростанції стали економічно вигідними.

1974 року конгрес США ліквідував Комісію в справах атомної енергетики, а її функції було передано Енергетичному відділу і Ядерній регулювальній комісії. Тепер ця комісія здійснює контроль над ядерними електростанціями і відповідає за безпеку їхньої роботи.

Є багато різних типів ядерних реакторів. Конструкція чорнобильського реактора, який вибухнув уночі 26 квітня 1986 року, була дуже відмінна від конструкції будь-якого реактора з-поміж тих, що використовуються в Сполучених Штатах і Європі. І все ж загальне уявлення про роботу ядерних реакторів треба мати кожному, хто цікавиться проблемами ядерної енергетики.

У Сполучених Штатах виробництво електроенергії починається з того, що воду кип’ятять і перетворюють її на пару. Пару подають на турбіну, і пара, тиснучи на лопаті, змушує турбінний вал обертатися. Вал з’єднаний з генератором. Завдяки обертам генератора виробляється електроенергія. Неядерні турбінні генератори працюють на парі, що надходить від казанів, у яких для нагрівання води використовують здебільшого камінне вугілля або нафту. На ядерних електростанціях використовують інше паливо, а саме уран. Розщеплення урану вивільнює величезну кількість тепла, завдяки якому в процесі кипіння води утворюється пара.

Основним компонентом ядерного реактора є його осердя, або активна зона, де розщеплюється паливо. Перед розщепленням уранову масу збагачують і перетворюють у покриті керамічним матеріалом пігулки діаметром приблизно 0,4 дюйма і 0,5 дюйма завдовжки. Пігулки вміщують у труби зі сплаву, що не боїться іржі і називається циркалоєм. Ці трубки мають приблизно півдюйма в діаметрі і дванадцять футів завдовжки. Таким чином, у радіоактивну зону реактора закладають 40–50 тисяч пігулок. Трубки з пігулками встановлюються насторч, як сигарети, у круглому контейнері.

Усередині реактора безперервно відбувається ядерна реакція. Атоми урану в паливних стрижнях розщеплюються і випускають нейтрони, швидкість яких регулюють водяні або графітові «сповільнювачі» таким чином, щоб збільшити розщеплення атомів урану в ланцюговій реакції до максимуму. Під час розщеплення атомів утворюється тепло. При цьому трубки весь час занурені у воду, яка відбирає тепло. На одних ядерних електростанціях вода, що проходить крізь активну зону реактора, кипить і перетворюється на пару, яку подають безпосередньо до турбін, а на інших тепло передається воді лише на вторинній нагрівальній системі, і аж тоді вода закипає і перетворюється на пару.

Ланцюгову реакцію треба підтримувати, але нею треба також і керувати. Якщо водночас розщеплюється надто велика кількість атомів, то вивільнюється дуже багато тепла і система може не витримати перегріву. Ось чому конструюючи й експлуатуючи реактор, особливу увагу звертають на регулювання швидкості розщеплення і відвернення можливості перегріву активної зони. Для цього використовують контрольні стрижні та системи охолодження активної зони реактора.

Контрольні стрижні — це основні механізми, що регулюють швидкість розщеплення. Найчастіше вони мають вигляд довгих стійких проти іржі стальних трубок, заповнених порошком карбіду бору, хоча в деяких реакторах використовують кадмій або графіт — речовини, здатні вбирати нейтрони.

Швидкість вивільнення енергії згоряння в реакторі контролюють за допомогою збільшення або зменшення кількості контрольних стрижнів у реакторі. Якщо між паливними стрижнями вставити контрольні, то швидкість розщеплення зменшиться, бо нейтрони, які звичайно розщеплюють інші уранові ядра, поглинаються контрольними стрижнями, що діють неначе губка. І навпаки, якщо контрольні стрижні витягнути, то швидкість розщеплення збільшується, бо вивільнюється більше нейтронів, здатних розщеплювати сусідні атоми урану. Якщо вставити всі контрольні стрижні, то розщеплення атомів припиняється і реактор вимикається. Однак контрольні стрижні вбирають нейтрони, а не тепло. Тому, щоб не розтопилася активна зона реактора, потрібна ще одна система. Вона називається системою охолодження активної зони реактора.

У більшості таких систем для охолодження використовується вода. У міру того як розщеплюється уранове паливо, утворюється тепло, яке проходить крізь стіни трубок з паливними пігулками. Ці трубки занурені у воду, яка безперервно циркулює в активній зоні завдяки дії охолоджувальних помп. Саме ця вода й охолоджує циркалоєві трубки, не даючи їм розтопитися.

Теоретично ядерна енергія близька до ідеальної. Вона ефективна й недорога. У добу, коли нафтові запаси обмежені, атомна енергетика забезпечує незалежність тієї чи іншої країни від країн — експортерів нафти. Проте найпалкіші прихильники ядерної енергії визнають, що з її виробництвом пов’язано чимало небезпек.

Під час роботи реакторів в паливних стрижнях накопичуються радіоактивні відходи. Розпадаючись, ці відходи виділяють тепло, і тому їх треба охолоджувати ще довго після закінчення керованого процесу розщеплення. На сьогодні не існує поки що загальноприйнятого способу зберігати відходи, які залишаються високорадіоактивними протягом дуже довгого часу.

Крім проблеми ядерних відходів, існує ще набагато поважніша проблема, а саме: проблема витоку радіації з ядерного реактора. Ядерний реактор через цілу низку причин не може вибухнути, як атомна бомба. Однак один середній реактор містить у собі таку кількість радіоактивних матеріалів, яка в тисячу разів перевищує кількість радіоактивних матеріалів, вивільнених над Хіросімою, отже, вивільнення навіть незначної частини цих матеріалів може завдати великої шкоди і людині, і навколишньому середовищу. Щоб відвернути таку небезпеку, реактори обладнують оболонкою з нержавіючої сталі, а довкола тієї оболонки будують міцні залізобетонні споруди. І все ж сильні вибухи пари або дія зовнішніх сил (вибухи бомб, урагани) можуть за екстремальних обставин призвести до аварії, незважаючи на зазначені запобіжні засоби.