Question

Мог ли водород, в принципе, стать причиной взрыва на Чернобыльской АЭС?

В начале сериала "Чернобыль" активно обсуждается версия взрыва водорода как причина пожара на 4-м реакторе. Когда становится ясен масштаб разрушений, герои фильма от версии естественно отказываются. Но мне интересно, вообще в принципе на атомном реакторе возможно скопление обычного водорода (или дейтерия) во взрывоопасных объемах, или это выдумка авторов?

Answer 1

Не в большей степени, чем метан бывает причиной взрыва на шахте. Основная причина - несовершенство технологий и несоблюдение регламента эксплуатации. Накопление водорода конечно возможно. В "холодном" состоянии выделение водорода в газообразном виде происходит в паровом объеме компенсатора давления. В состоянии "останов для ремонта" и в переходных режимах выделение газообразного водорода происходит в полостях оборудования реакторной установки. Взрывоопасными газовыми смесями, которые могут образоваться в газовых полостях, являются водородно-кислородны­<wbr />е и водородно-воздушные смеси с объемной долей водорода от 4,1%. Накопление взрывоопасной смеси может привести к её детонации. И, разумеется, не выдумка авторов, т.к. случаи детонации именно по такой причине происходили.

В 1989 году на Калининской АЭС произошёл врыв водорода под крышкой реактора, который там накопился вследствие радиолиза.

В 1991 году на Запорожской АЭС произошёл взрыв водорода в коллекторе парогенератора из-за недостаточной вентиляции контура при проведении ремонта.

И, наконец, в 2011 году снова на Калининской АЭС произошёл взрыв водорода при проведении проверки плотности оборудования реакторной установки

Answer 2

Источником энергии для взрыва Чернобыльского реактора в любом случае была энергия, выделившаяся в ходе цепной реакции деления во время разгона мощности. А вот конкретные механизмы взрывообразного выделения этой энергии могут быть различными.

Основные механизмы -- это быстрый переход большого количества воды (а возможно, и других компонентов активной зоны) в пар, что вызывает скачок давления внутри реактора, достаточный для его разрушения (тепловой взрыв), и образование водорода за счет пароциркониевой реакции и радиолиза воды с последующим воспламенением водород-кислородной смеси и взрывом.

Для того, чтобы "сработал" первый вариант, нужно обеспечить крайне высокую и быстро растущую интенсивность энерговыделения, то есть при больших положительных реактивностях. Второй вариант возможен и при относительно медленном росте мощности, так как при этом происходит накопление энергии в химическом "аккумуляторе" водородно-кислородно­<wbr />й смеси с последующим ее мгновенным, взрывообразным выделением.

В Чернобыльском реакторе, скорее всего, действовали оба этих механизма. Неустойчивости, обрушения топлива и другие процессы, локально развивавшиеся в процессе разгона в отдельных частях активной зоны, и приводившие к быстрому локальному вводу значительных положительных реактивностей, приводили к сильнейшему разогреву с плавлением и испарением топлива и графита и даже образованием плазмы -- фактически к микроядерным взрывам. А вспышка водорода лишь добавила свою долю к общему энерговыделению.

Answer 3

Да, конечно. Водород взрывался и на ЧАЭС и на Фукусиме. Он может образовываться и при смеси с кислородом из воздуха происходит взрыв по типу как при авиабомбе объемного взрыва. Ну или газа в квартирах, когда дома складываются. Здесь тоже самое, но энергии много больше.