Хронология развития и причины аварии на 4-м блоке ЧАЭС.

Испытания на 4-м энергоблоке были задуманы с целью проверки возможности электроснабжения механизмов собственных нужд за счет энергии механического выбега ротора турбогенератора (когда частота и напряжение тока генератора непрерывно уменьшаются) при полной потере связи с энергосистемой и не включении автономных источников электроснабжения. В качестве эквивалентной нагрузки были выбраны по два ГЦН на каждой половине контура МПЦ.

В реальных ситуациях потеря связи с энергосистемой обязательно приводит к останову блока и заглушению реактора. Энергия выбегающего турбогенератора может быть использована для продления работы механизмов собственных нужд, участвующих в аварийном расхолаживании остановленного реактора. Главные циркуляционные насосы от выбегающего турбогенератора не запитываются, поскольку после обесточения они могу поддерживать циркуляцию в контуре МПЦ в течение 4-5 мин. за счет механической инерции своих вращающихся частей, для чего они снабжаются специальным маховиком. По истечении этого времени аварийный отвод остаточных выделений заглушенного реактора может производиться при естественной циркуляции воды в КМПЦ.

Днем 25 апреля ситуация развивалась следующим образом.

1ч.00 мин. - 1ч.30 мин. Перед планируемым остановом блока на плановый ремонт тепловая мощность реактора снижена до 1600 МВт. Запас реактивности до разгрузки составлял около 30 стержней ручного регулирования мощности (РР). Максимальная потеря запаса реактивности в переходном процессе после разгрузки составляет 15-16 стержней РР. В соответствии с требованиями "Технологического регламента", действовавшего в то время, при снижении оперативного запаса реактивности до 26 стержней РР можно было работать с разрешения главного инженера станции, а при снижении до 15 ст.РР необходимо заглушить реактор кнопкой АЗ-5.

Отключен от сети турбогенератор номер 7. Питание собственных нужд переведено на трансформатор собственных нужд турбогенератора №8.

14ч.00 мин. В соответствии с программой испытаний закрытием ручных задвижек отключается баллонная подсистема аварийного охлаждения реактора (САОР), чтобы при прохождении сигналов, требующих ее срабатывания, холодная вода не попала в реактор. Это отключение САОР не являлось ключевым нарушением, поскольку САОР предназначена для исключения расплавления активной зоны при разрывах трубопроводов КМПЦ.

Однако диспетчер Киевэнерго не дает разрешение на заглушение аппарата и начало испытаний, и блок работает без САОР, что технологическим регламентом не допускается.

23ч.10 мин. Получено разрешение на остановку реактора. Мощность снижена до 700 МВт (тепловых). Запас реактивности до снижения был около 26 ст.РР. После снижения началось уменьшение запаса реактивности из-за отравления ксеноном.

Смена, заступившая с 0,00 часов 26 апреля, приняла реактор на мощности 700 МВт.

В результате выхода стержней локального автоматического регулятора (ЛАР), компенсирующего отравление, на верхние концевые выключатели произошло отключение ЛАР и переход на автоматический регулятор интегральной мощности (АР) основного диапазона. Однако ведущему инженеру управления реактором (ВИУР) не удалось удержать его в работе и реактор был заглушен. В таких случаях нужно ждать разотравления реактора, но вместо этого начали подъем мощности.

1ч.00 мин. Персоналу, наконец, удалось поднять мощность реактора и стабилизировать её на уровне 200 МВт (тепловых) вместо 700-1000, определённых программой испытаний.

1ч.03 мин.-1ч.07мин. К 6 работающим главным циркуляционным насосам (ГЦН) дополнительно подключили еще 2, чтобы повысить надежность охлаждения активной зоны. С другой стороны, это подключение снижает запас до температуры насыщения на всасе ГЦН, а следовательно, и на входе в технологические канаты (ТК).

Ввиду значительных колебаний давления и уровня воды в барабанах-сепараторах, чтобы исключить останов блока по этим параметрам, персонал отключил защиту по давлению и уровню, что запрещено регламентом.

1ч. 20 мин. В результате отравления ксеноном стержни рабочего регулятора вышли почти на верхние концевые выключатели. Чтобы не допустить отключения АР и удержать его в зоне регулирования, ВИУРу пришлось интенсивно извлекать стержни ручного регулирования и укороченные стержни-поглотители (УСП).

В результате включения двух ГЦН в дополнение к шести работающим, уровень в барабанах-сепараторах стал уменьшаться. Для поддержания уровня ведущий инженер управления блоком (ВИУБ) резко увеличил подачу питательной воды в реактор, с 0,75 первоначального расхода (если за 1 принять среднее значение расхода питательной воды на мощности 200МВт) до трех, а затем и 4-х кратного. Вследствие этого технологические каналы оказались заполненными водой по всей высоте активной зоны, в то время как до увеличения подпитки паровая фаза занимала верхнюю часть канала на участке 1,5-2 м от верха активной зоны.

При положительном паровом коэффициенте реактивности в этом случае выделяется отрицательная реактивность, аппарат начинает глохнуть. Для удержания его на мощности необходимо извлекать стержни РР и УСП, что еще больше уменьшает запас реактивности.

Сочетание двух факторов: отравления и увеличения расхода питательной воды, - привело к тому, что в 1ч. 22мин. 30 сек, по данным распечатки программы "ПРИЗМА", в активной зоне находилось всего 6-8 стержней в пересчете на полностью погруженные.

После стабилизации уровня в барабанах-сепараторах ВИУБ резко снижает расход питательной воды до исходного.

В технологических каналах начинает образовываться паровая фаза, начиная от верхних участков активной зоны и распространяясь вниз. Аппарат начинает разгоняться. Включение дополнительных двух ГЦН способствовало этому разгону, поскольку уменьшило запас до температуры насыщения на входе в активную зону. Работающий регулятор стремится подавить увеличение мощности, идет вниз, доходит до нижнего концевого выключателя, происходит автоматический переход на резервный регулятор, который также начинает движение вниз, что было зафиксировано программой быстрой диагностики и регистрации параметров (ДРЕГ). Однако эффективности четырех стержней регулятора не хватает, и мощность реактора продолжает медленно увеличиваться.

Задачей ведущего инженера управления реактором в этой ситуации было "помогать" регулятору в подавлении растущей мощности путем ввода в активную зону стержней РР и УСП. Но, очевидно, выбор стержней для ввода в активную зону был неудачным.

Удачный выбор стержней на управление и их быстрый ввод в активную зону (по 4 или по 2) смогли бы остановить рост мощность и предотвратить аварию даже в этот момент.

1ч. 23 мин. После стабилизации давления и уровня в барабанах-сепараторах испытания на выбеге начались.

1ч. 23 мин. 04 сек. Закрыт стопорно-регулирующий клапан турбогенератора номер 8. Начался режим выбега.

В этом случае должна была сработать еще одна защита - останов реактора по отключению последнего оставшегося в работе турбогенератора. Но персонал, зная это, отключил заблаговременно эту защиту, по-видимому, чтобы иметь возможность повторить испытания, если первая попытка не удастся.

Поскольку на каждой из сторон контура многократной принудительной циркуляции (КМПЦ) 2 ГЦН были запитаны от системы, а 2 - от выбегающего турбогенератора, в процессе испытаний расход через КМПЦ уменьшался, увеличивалось парообразование, а это способствовало ускорению нарастания мощности.

В 1ч.23 мин. 40 сек. на мощности примерно 500 МВт (тепловых) начальник смены 4-го блока, поняв опасность ситуации, дал команду ВИУРу нажать кнопку АЗ-5. Стержни СУЗ пошли в зону, но дошли только до 3-3,5 м. Тогда ВИУР обесточил муфты сервоприводов, чтобы стержни опустились в зону под действием собственной тяжести, но большинство из них так и остались в верхней половине активной зоны.