Как уже было сказано, охлаждение реактора происходит за счет циркуляции холодной воды, которую качают мощные насосы, работающие от общей электросети, а также подключенные к запасным дизельным генераторам на случай перебоев с электроэнергией. Эти генераторы и были разрушены цунами, которое уничтожило все связи станции с общей энергетической сетью и привело к ее обесточиванию. Этот удар гигантской волны и стал источником всех тех дальнейших бед, с которыми целые недели боролись герои Фукусимы. Таким образом, еще раз подтвердилась истина, которую хорошо знают японцы: самое страшное – это не землетрясение, каким бы сильным оно ни было, самое страшное – это то, что приходит после землетрясения: беспощадное цунами.
Неужели строители станции были настолько недальновидны, что не учли возможность удара цунами? Учли, но не такой силы. Напротив станции недалеко от берега была построена стена, призванная как раз защищать ее от цунами (ее легко увидеть на многочисленных фотографиях АЭС со спутника), но эта стена рассчитана на волну высотой 5,7 метра, что считается бедствием невиданной силы. В этот же раз высота волны составила 14 метров! То есть в два с половиной раза выше запланированной при строительстве. Атака стихии 11 марта 2011 года была совершенно невиданной даже для Японии силы, и к ней не были готовы даже привыкшие к постоянной опасности жители этой страны. Конечно, задним числом можно сказать, что ученые могли и должны были предвидеть и столь разрушительные бедствия, но история, как известно, не знает сослагательного наклонения, и что случилось, то случилось.
После выхода из строя дизельных генераторов станция еще некоторое время охлаждалась с помощью резервных батарей, рассчитанных на работу только во время кратковременного ремонта генераторов и совершенно неспособных их заменить. Через несколько часов они разрядились, и вода по реактору циркулировать перестала, начав нагреваться от раскаленной (и продолжающей нагреваться, так как распад продуктов разложения урана продолжался) активной зоны. Естественно, вода стала быстра закипать и, превратившись в пар, повышать давление внутри корпуса, угрожая превысить предел его прочности и вырваться наружу, нарушив таким образом герметичность оболочки, а это, в свою очередь, чревато попаданием большого количества сильно радиоактивных веществ в окружающую среду.
Чтобы предотвратить разрушение оболочки, инженеры станции субботним утром произвели запланированный выброс пара на первом реакторе – открыли аварийные клапаны и выпустили пар из контейнмента, куда он сбрасывался в результате повышения температуры в самом реакторе. Внешний корпус энергоблока к тому времени оказался уже не вполне герметичным (под действием температуры, а отчасти, возможно, и из-за землетрясения), что привело к резкому росту радиации поблизости. Однако это было меньшее из зол – вероятная разгерметизация активной зоны грозила куда более значительным заражением территории. После этого с помощью мобильной электростанции в реактор для его охлаждения была подана вода (раньше это сделать было нельзя, так как она бы тут же испарилась и только еще сильнее повысила внутреннее давление).
Вместе с паром наружу попал так называемый реакторный газ – смесь летучих радиоактивных компонентов, образующихся в активной зоне реактора, которые, однако, не усваиваются человеческим организмом и быстро рассеиваются в атмосфере. Поэтому сам по себе выход наружу горячего пара не представлял бы большой опасности – однако вскоре после этого в атмосфере возле станции обнаружили продукты разложения урана – радиоактивные и очень опасные для человека цезий, стронций и йод. Это могло означать только одно – что успела расплавиться оболочка по крайней мере части твэлов и продукты распада из них попали в состав газа, а значит, можно ждать дальнейших серьезных выбросов радиации. Внутри контейнмента ее уровень уже тогда в сотни раз превышал норму.
К сожалению, этих мер оказалось недостаточно. Остававшаяся в реакторе вода от соприкосновений с раскаленными циркониевыми твэлами и под действием радиации превращалась в кислород и водород, который скапливался под куполом реактора в таком количестве, что его давление уже через несколько часов превысило запас прочности, и на первом реакторе прогремел взрыв. Об этом и следующих взрывах в новостях будут говорить, что «над станцией внезапно поднялся белый дым» – этот дым и есть водород, вырвавшийся наружу. Только, в отличие от запланированного выброса пара, в этот раз разбушевавшийся газ не очень заботился о сохранности реактора, а потому корпус энергоблока серьезно пострадал. В следующие дни подобные взрывы произойдут также на втором и третьем реакторах, где происходили те же самые процессы, что и на первом, только несколько медленнее. Однако важно понимать, что эти взрывы не связаны с детонированием непосредственно ядерного топлива и произошли вне активной зоны – над ней и сбоку, что снизило их силу и уберегло сами реакторы от разрушения. Особенности конструкции реактора такого типа также уберегли его от пожара после взрыва – там, по сути, просто нечему гореть.
Когда стало понятно, что реактор уже не спасти и даже если кризис удастся преодолеть, он все равно больше никогда не сможет работать из-за сильного разрушения активной зоны, руководство компании TEPCO решилось на охлаждение реактора морской водой – мера, которая при любом раскладе делает его в дальнейшем непригодным к использованию. Из-за остановки системы циркуляции воды и частичного нарушения ее контура охлаждать реактор морской водой приходилось только внешне и всеми подручными способами – с вертолетов, пожарными машинами, водометами и т. п. Конечно, подобные способы охлаждения сами по себе гораздо менее эффективные, чем предусмотренные конструкцией реактора. Кроме того, они небезопасны – при контакте холодной воды с раскаленным цирконием твэлов, во-первых, моментально образуется большое количество пара, что снова ведет к повышению давления внутри реактора, а во-вторых, резкий температурный перепад может вызвать трещины оболочки и дальнейшее разрушение топлива. И то и другое сопровождается дальнейшими выбросами радиации, так что уже тогда было понятно, что спасти ситуацию можно только ценой серьезного радиационного заражения окружающей территории, а возможно, и ценой здоровья людей, участвующих в аварийном охлаждении. Однако, если бы оно не производилось, риск был бы еще выше – под действием растущей температуры твэлы продолжали бы плавиться, а вместе с ними и само ядерное топливо (именно это называется английским словом «мелтдаун», которым так пугали своих читателей СМИ в разгар аварии), и раскаленная смесь циркония и урана стекала бы на самое дно реактора, куда не достают регулирующие стержни, а значит, свободные нейтроны после ядерного распада поглощаются в гораздо меньшем количестве, и реакция ядерного распада вновь ускорится, что резко повысит температуру, а вместе с ней и давление, и приведет к разрушению корпуса реактора с выбросом в атмосферу большого количества пара с содержанием продуктов разложения урана из тех самых расплавленных твэлов. В этом случае радиоактивные дожди могли бы пройти на большой территории и заражение затронуло бы многие страны, а не только окрестности АЭС.
На четвертом реакторе проблемы носили несколько другой характер. В момент землетрясения он был на профилактике, поэтому топлива в активной зоне там не было, но взрыв пара и вслед за ним пожар произошли на складе отработанного топлива, который также находится внутри здания реактора. Стержни из активной зоны попадают туда по специальным каналам для безопасного охлаждения. Этот склад иногда называют бассейном, потому что использованные твэлы в нем хранятся в воде, которая циркулирует, поддерживая безопасную температуру и не давая распространиться радиации. Кроме того, там находится определенное количество борной кислоты, которая поглощает избыточные нейтроны и не дает возобновиться ядерной реакции. Из-за общего нарушения системы охлаждения уровень воды в бассейне упал ниже необходимого, и часть стержней оказалась выше этого уровня (кроме того, часть воды могла выкипеть, как это произошло на первых трех реакторах); из-за прекращения охлаждения их температура стала расти (даже в отработанных твэлах еще долго продолжаются процессы, связанные с большим выделением тепла), оставшаяся вода закипать и повышать давление, что и стало причиной взрыва и вызванного им пожара. Естественно, здесь также имело место частичное расплавление топливных стержней и связанный с этим выброс радиации, объем которого из-за горения только увеличился. Эксперты сходятся на том, что таких проблем на четвертом блоке уж точно можно было избежать – вероятно, специалисты TEPCO в первые дни настолько были поглощены происходящим на первых трех реакторах, что на неработающий четвертый даже не обратили внимания, забыв о том, что там все же есть большое количество отработанного ядерного топлива.
