Ядерно-радиационный аспект «специальной военной операции» в Украине

Борис Жуйков — радиохимик, докт. хим. наук, специалист по радиоизотопным исследованиям, в прошлом – инженер химических войск (средства защиты от химического, радиационного и бактериологического поражения).

События в Украине взволновали всех. Особенно людей беспокоит возможность радиационного поражения в результате разрушения АЭС или применения ядерного оружия — радиация всегда вызывала страх. Безусловно, возникшие риски требуют подробного количественного исследования специалистами. Что же можно сказать уже сейчас о происходящих вокруг украинских АЭС событиях и о рисках потенциальных инцидентов с применением ядерного оружия?

Как известно, территория Чернобыльская АЭС была захвачена в первый же день российского наступления. Позднее была захвачена Запорожская АЭС.

Почему так важно для российской стороны получить контроль над ядерными объектами на территории Украины? Прежде всего, конечно, ей важно контролировать производство электроэнергии. Но есть и другие аспекты.

Возможное разрушение «саркофага» на Чернобыльской АЭС

Четвертый энергоблок ЧАЭС был разрушен в результате аварии в 1986 году. Разрушенный энергоблок заключен сейчас в так называемый «саркофаг» — Новый безопасный конфайнмент (НБК) — объект «Укрытие-2», он сдан в эксплуатацию в 2019 году. Три другие энергоблока, которые не разрушились, были остановлены в 1991, 1996 и 2000 годах. Имеется также временное Хранилище отработавшего ядерного топлива «мокрого» типа (далее – ХОЯТ). Внутри всех этих сооружений остались практически только долгоживущие нелетучие радионуклиды гораздо меньшей активности, чем была во время работы электростанции.

Если эти сооружения будут повреждены, то выброшенная радиоактивность не может сравниться с той, что была при глобальных авариях — Кыштымской (1957), Чернобыльской (1986) или в Фукусиме (2011). При этом внешнее облучение, которое регистрируется счетчиками Гейгера, сейчас не столь критично.  Попадание радионуклидов внутрь организма человека гораздо более опасно. Но среди радиоактивных изотопов, оставшихся в Чернобыле, уже практически нет опасных летучих радионуклидов (иода-131, рутения-106, менее опасных аргона-41 и ксенона-133), которые образуются в работающем реакторе и легко могут попасть внутрь организма при вдыхании: они давно распались.  А от пыли можно защититься простым респиратором.  Поэтому военнослужащим и персоналу при повреждении объектов там находиться не столь опасно.

Совсем другое дело — возможные риски для местных жителей. Распространение радионуклидов опасно прежде всего для окружающего населения — населения Украины (да и Беларуси). При постоянном проживании на зараженной территории практически невозможно избежать попадания долгоживущих радионуклидов внутрь организма (не всегда же ходить в респираторе и в перчатках), и время пребывания рядом с таким объектом будет составлять не дни и месяцы, а годы и десятки лет. Кроме того, в этом случае экспозиция гораздо выше, чем при временном пребывании. Именно поэтому людей отселяют из таких зараженных зон.

Таким образом, захват Чернобыльской АЭС мог быть продуманным и прагматичным шагом российской стороны. Украинские военные, осознающие потенциальную радиационную опасность, не стали бы допускать обстрел «саркофага» из тяжелого вооружения, чтобы не нанести вред своей земле и своему населению. Будем надеяться, что и российским военнослужащим хватит благоразумия не использовать танки или артиллерию вблизи АЭС.  

Опасность для жителей европейских стран несравнимо ниже, так как при внешнем повреждении радиоактивная пыль не выбрасывается на большую высоту, да и активность ее совершенно несравнима с той, что была во время Чернобыльской аварии. В воздух и в воду попадет на много порядков меньшее количество радиоактивных нуклидов. Паника в европейских СМИ вряд ли обоснована. Так или иначе, но необходимо строго запретить применение любого тяжелого вооружение в окрестностях и Чернобыльской, и любой другой АЭС.

Недавно было прервано, а потом возобновилось поступление электроэнергии на территорию Чернобыльской АЭС. При этом ХОЯТ – отработавшее ядерное топливо – хранится в больших бассейнах. После двадцатилетней выдержки это топливо не столь горячее, и прекращение циркуляции воды на короткое время не вызовет разрушение хранилища, вода так быстро не испарится.  Если вода не будет циркулировать длительное время, то, в принципе, авария с выбросом радиоактивных веществ возможна. Безусловно, это вещь очень неприятная. Но даже в этом случае выброс будет иметь только локальный характер, а не такого масштаба, как Кыштымская авария на комбинате «Маяк» в Челябинской области в 1957 году, где взорвалась высохшая смесь радиоактивных отходов в виде нитратных и органических солей (это не отработавшее ядерное топливо). Ни о каких новых чернобылях говорить не стоит.

Опасность при разрушении действующей ядерной электростанции

А что можно сказать о потенциальных опасностях военных действий возле работающих АЭС в Украине? Здесь ситуация несколько иная. Как подтверждено, военные действия происходили в прямой близости от Запорожской АЭС — крупнейшей в Европе. Детали происшествия не вполне определены, но в “Википедии” сообщали следующее [1]:

«4 марта 2022 года вблизи ЗАЭС произошло вооруженное столкновение. В корпусе учебно-тренировочного центра ЗАЭС, расположенном за пределами ее защитного периметра в полукилометре от энергоблоков, возник пожар.

По сообщениям украинской стороны, причиной пожара стало попадание артиллерийского снаряда. Сначала Дмитрий Орлов [мэр Энергограда] сообщил о том, что станция горит, но позже он уточнил, что пожар возник не на станции, а рядом с ней за пределами ее охранного периметра.

Министр иностранных дел Украины Дмитрий Кулеба сообщил, что «Огонь [на ЗАЭС] уже вспыхнул. Если она взорвется, это будет в 10 раз больше, чем Чернобыль!». Впоследствии было сказано, что угрозы радиации нет. Украинские пожарные не могли приступить к тушению пожара из-за обстрелов. Представитель руководства станции через соцсети обратился к российскому командованию с просьбой прекратить артобстрел. Дмитрий Орлов тоже призвал прекратить обстрелы АЭС…

По версии российской стороны, столкновение было провокацией: оно началось с обстрела украинской диверсионной группой патруля Росгвардиии из окон учебно-тренировочного комплекса, а после ответного огня из стрелкового оружия нападавшие покинули здание и подожгли его. Публикуя это заявление, агентство “Рейтер” указало, что оно не смогло провести независимую проверку ни украинской, ни российской версии событий».

Чем грозят подобные инциденты? Известно, что Запорожская АЭС состоит из 6 однотипных энергоблоков ВВЭР-1000 (ВВЭР – Водо-водяной энергетический реактор). Только один из них еще работает и может дать наиболее опасные короткоживущие радионуклиды. Энергоблоки старые, но это не РБМК (Реактор большой мощности канальный), как на Чернобыльской АЭС. Безопасность ВВЭР — гораздо выше [2]:

«- реактор ВВЭР принципиально не имеет так называемых положительных обратных связей, т.е. в случае потери теплоносителя и потери охлаждения активной зоны цепная реакция горения ядерного топлива затухает, а не разгоняется, как в РБМК;
– активная зона ВВЭР не содержит горючего вещества (графита), которого в активной зоне РБМК содержится около 2 тыс. т;
– реактор ВВЭР имеет защитную оболочку, не допускающую выхода радиоактивности за пределы АЭС даже при разрушении корпуса реактора; выполнить единый защитный колпак для РБМК невозможно из-за большой разветвленности труб реакторного контура».

Безопасность Запорожской АЭС подробно изучалась раннее (см., например, [3] — в предположении об аномальном в этих краях землетрясении).

Обстрел из стрелкового оружия АЭС с такими энергоблоками не должен привести к взрыву такого реактора, даже если этот обстрел повредит защитные системы. Но при потенциальном артиллерийском обстреле выход из строя систем охлаждения, в том числе резервной, возможен. Несмотря на то, что охлаждающая вода в первом контуре ВВЭР находится под высоким давлением до 160 кгс/см², речь здесь не идет о выбросе такой значительной части активной зоны, как это было при паровом и последующем водородном взрыве РБМК в Чернобыле.

Если произойдет авария на ВВЭР, как описано в [4], из-под оболочек выйдет значительная часть летучих радионуклидов — до 100% изотопов криптона и ксенона, до 30% изотопов цезия и не более 1% других малолетучих радионуклидов, т.е. соответственно 0,3; 0,1 и 0,003% от всех радионуклидов, содержащихся в топливе, — всего около 0,4%. То есть это будет аварией примерно того же уровня, что произошла на АЭС “Фукусима-1” (Япония). При чернобыльской аварии в воздух было выброшено, по разным оценкам, от 4,5 до 30%, причем важно то, что это включало в себя большое количество нелетучих радионуклидов, в частности, изотопов стронция и плутония с высокой радиотоксичностью.

При аварии на “Фукусиме” непосредственно от радиации не погиб ни один человек (есть погибшие по другим причинам), но было необходимо организовать большую зону отчуждения: находиться там некоторое время с постоянным радиационным контролем можно, а жить и вести хозяйство нельзя.

Примерно то же самое может случиться при подобном разрушении на Запорожской АЭС. Но если на АЭС “Фукусима-1” воду, содержащую достаточно долгоживущий цезий-137 (период полураспада 30 лет), после некоторой выдержки сбрасывали в океан, где она сильно разбавлялась и не оказала такого большого влияния на экологию, то тут сбросы, очевидно, пойдут в Днепр, Черное и Средиземное моря, где рыболовство придется ограничивать и организовать радиационный контроль на пляжах.

Применение тактического ядерного оружия

Заявления российского руководства позволили многим обозревателям и экспертам предположить, что в определенных обстоятельствах оно может применить тактическое ядерное оружие [5], хотя прямых официальных правительственных заявлений на этот счет не было.

Мощность боезаряда тактического ядерного оружия обычно порядка одной килотонны, в то время как в Хиросиме и Нагасаки она была 13 и 22 килотонны соответственно. Зона поражения при применении тактического ядерного оружия – площадь с диаметром порядка 1-3 км [6]. Тактическое ядерное оружие предназначено для поражения крупных целей и скоплений сил противника на фронте и в ближайших тылах, например при прорыве фронта. При его применении на открытой местности могут пострадать тысячи человек.

Однако представляется, что в операциях в Украине чисто военная роль тактического ядерного оружия будет невелика — прорыв фронта там не критичен, нет больших скоплений украинских войск и техники, российские войска находятся в тесном соприкосновении с украинскими. В отличие от техногенных аварий, при такой мощности взрыва будет только кратковременное заражение местности короткоживущими радионуклидами. Довольно эффективно применение тактического ядерного оружия против крупных военно-морских сил. Но у Украины таковых нет, и это имеет смысл только в случае атаки на флот США.

Применение такого оружия будет носить в основном психологический и устрашающий характер, а военную ситуацию существенно вряд ли изменит. Однако само применение тактического ядерного оружия, безусловно, вызовет колоссальный резонанс и может привести к дальнейшему использованию любой из сторон стратегического ядерного оружия, а это совершенно другое дело.

Применение стратегического ядерного оружия

Удары стратегическим ядерным оружием наносятся с целью уничтожения крупных баз и городов противника. Мощность боезаряда может быть более чем в сто раз больше, чем в тактическом варианте, типично — 1 мегатонна, имеются термоядерные заряды до 50 мегатонн. Его применение сопровождается следующими факторами: мощной ударной волной, световым излучением, вызывающим масштабные пожары, прямым ионизирующим излучением, радиоактивным заражением местности и электромагнитным импульсом, выводящим из строя электронику. От всего этого могут погибнуть уже миллионы людей.

Но самый опасный эффект, грозящий глобальной катастрофой, — это образование огненных смерчей при атаке на города с достаточно высокими зданиями. При такой концентрации энергии горит всё — даже железобетон, пусть это и кажется фантастичным. Подобный эффект возник при воздушной атаке на Гамбург 28 июля 1943 года, когда в результате специального режима бомбардировки добились высокой концентрации энергии.

Вот воспоминания очевидцев [7]: «Потом поднялась буря, на улице раздался пронзительный вой. Буря превратилась в ураган… Пожар наполнял воздух горящими углями и плавил улицы… Огненный смерч полностью выжег около десяти квадратных километров города… В герметичных закрытых убежищах, как в духовках, тела погибших жарились в их собственном растопленном жире; трупы других, превратившиеся в сморщенные почерневшие комки, валялись на улице. Бывало и хуже… На следующий день четырехэтажные жилые дома были похожи на светящиеся каменные холмы; это свечение доходило до самых подвалов. Казалось, всё вокруг плавилось и выталкивало перед собой трупы. Женщины и дети были обуглены до неузнаваемости; те, кто умер от недостатка кислорода, были лишь частично обуглены, и их можно было опознать. Их мозги вывалились из расколотых черепов, а внутренности — из мягких тканей под ребрами… Самые маленькие дети лежали на мостовой, как зажаренные угри».

Даже в Хиросиме не было такого сильного огненного смерча ввиду отсутствия кварталов больших домов. Подобный страшный эффект не происходит при применении тактического ядерного оружия в поле.

В совместной работе с Институтом горючих ископаемых РАН я мог убедиться, что самоподдерживающая реакция горения при высокой концентрации энергии такова, что даже почва может сама начать гореть (содержавшихся там неокисленных веществ достаточно), но на открытой местности такие огненные смерчи обычно не возникают. При этом выделяется громадное количество дыма и сажи.

Как показывают современные расчеты, в результате на нашей планете может наступить «ядерная зима» и малый ледниковый период, даже если так будет использовано всего 0,3% от имеющегося ядерного арсенала [8]. А применение несколько большей части этого арсенала может практически повсеместно уничтожить нашу цивилизацию с ее миллиардами населения.

Концепция «ядерной зимы» достаточно строго была обоснована только в 2000-е годы и, по-видимому, пока не учитывается в должной мере в стратегическом планировании — иначе была бы осознана бессмысленность «ядерного паритета».

Вот чем грозит эскалация начавшегося военного конфликта в наше время. Тогда уж вряд ли кто-то будет обсуждать [9], кто «попадет в рай», а кто — нет.

1. “Запорожская АЭС” (“Википедия”) — ru.wikipedia.org/wiki/Запорожская_АЭС
2. Сравнение реакторов типа ВВЭР и РБМК — lektsii.org/13-56628.html
3. Куракин А. С., Свеколкин Н. И., Санашкина М. Л. Анализ вероятных последствий аварии на Запорожской атомной электростанции Украины // “Геополитика и безопасность” №1 (29) 2015 — helion-ltd.ru/analiz-veroyatnyh-posledstviy-avarii-na-zaporozhskoy-atomnoy-elektrostancii-ukrainy/
4. Кошелев Ф.П., Силаев М.Е., Селиваникова О.В. Технологии ЯТЦ и экология. Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2010 — textarchive.ru/c-2857734-p14.html
5. Генерал Ричард Ширрефф, интервью, Deutsche Welle — youtube.com/watch?v=y7oDmPjzBPk&t=32s
6. Мощность и радиус поражения ядерного взрыва — topwar.ru/uploads/posts/2019-01/1548757177_v-476-godu.png
7. Роудс Р. Создание атомной бомбы. М., Колибри, 2020, 580-581 с.
8. “Ядерная зима” (“Википедия”) — https://ru.wikipedia.org/wiki/Ядерная_зима
9. Путин В.В. «Мы как мученики попадем в рай, а они сдохнут» — youtube.com/watch?v=uBOTM0JE7eM