| |
return_links(1); ?> |
return_links(1); ?> |
return_links(); ?> |
|
| |
|
|
| |
О возможном магнитном механизме аварии на Чернобыльской АЭС.
|
|
| |
Размышляя над механизмом Чернобыльской аварии, мы заподозрили, что началась она не в реакторе, а в турбинном зале, поскольку многие очевидцы рассказывали о весьма странных электромагнитных явлениях, имевших место в момент аварии. Поэтому захотелось проверить экспериментально, на первый взгляд, «полную глупость» — может ли мощное короткое замыкание повлиять на ядерные процессы.
|
|
| |
Анри РУХАДЗЕ,
Леонид УРУЦКОЕВ,
Дмитрий ФИЛИППОВ,
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
|
|
| |
В соответствии с изложенными представлениями (см. № 10 «МЭ»), аварийная защита
(поглощающие нейтроны графитовые стержни) должна успевать входить в реакторное
пространство за 10 сек, это то минимальное время, за которое мощность реактора
может возрасти в 2,5 раза, причем это теоретический предел, реальный интервал
времени должен быть больше.
Вполне естественно, что аварийная защита чернобыльского реактора была
разработана так, чтобы за 10 сек перекрывать всю активную зону. Но в ту роковую
ночь увеличение мощности реактора стало происходить с периодом в три секунды.
Конечно же, аварийная защита просто не успела выполнить свои функции. Но как это
могло случиться? В чем дело?
Чтобы попытаться понять это, нам необходимо совершить еще один исторический
экскурс.
Почти одновременно с открытием радиоактивности стали проводиться эксперименты, в
которых пытались обнаружить изменение вероятности радиоактивных превращений
(периоды полураспада) в зависимости от внешних условий. Радиоактивные образцы
подвергали воздействию высоких и низких температур (Беккерель, П. Кюри,
Резерфорд), высоких давлений, погружали в глубокие шахты (750 м — Эльстер и
Гейтель). Авторитетным мнением основоположников ядерной физики (Резерфорд,
Чедвик, Эллис, П. Кюри, М. Кюри) было установлено, что вероятности ядерных
процессов не зависят от внешних физико-химических условий и это отражено в
термине «постоянная радиоактивного распада». Развитие квантовой механики в 30-е
годы показало огромное различие атомных и ядерных масштабов размеров и энергий
(примерно в миллион раз).
Это является верным только на первый взгляд и характеризует положение вещей
ровно настолько, насколько средняя температура всех больных в госпитале может
охарактеризовать состояние конкретного пациента. Дело в том, что ядра атомов,
классифицированных таблицей Менделеева, имеют весьма различный «запас
прочности». Подавляющее большинство из них устойчиво настолько, что никакие
манипуляции с электронными оболочками не могут повлиять на устойчивость ядра. Но
встречаются и такие атомы (например, диспрозий-163), ядра которых теряют
устойчивость при потере электронной оболочки. Природа устроила атомы гораздо
«тоньше», чем мы привыкли думать.
Особенную чувствительность к состоянию своей атомной оболочки проявляют ядра,
находящиеся либо близко к границе устойчивости, либо в возбужденном состоянии.
Но этот факт был осознан физиками далеко не сразу, а в течение нескольких
десятилетий. Потребовалось кропотливое теоретическое и экспериментальное
исследование природы слабых взаимодействий (мы уже о них говорили) и их тесной
связи с электромагнитными. Не последнюю роль в столь долгом периоде эволюции
наших представлений сыграл авторитет тех фамилий, которые были перечислены выше.
Более того, значительной части физиков до сих пор влияние электронной оболочки
на ядерные процессы кажется незначительным эффектом. Но это отнюдь не так. В
1996 году в ЦЕРНе команда экспериментаторов из разных стран продемонстрировала
«слабость» этих эффектов. Они взяли изотоп рения-187, который в своем обычном
состоянии является почти стабильным. Период его β-распада составляет 40
миллиардов лет. Экспериментаторы «содрали» с атома рения-187 его электронную
оболочку и обнаружили, что оставшееся ядро стало распадаться с периодом в 30
лет. Итак, скорость распада увеличилась в миллиард раз. Вот вам и «слабые»
взаимодействия.
К сказанному необходимо добавить, что раз период β-распада ядра может изменяться
при удалении электронов, то он будет меняться (конечно, не так сильно) и при
деформации электронной оболочки. А деформировать электронную оболочку можно
давлением, температурой, химическим окружением и наложением электрического или
магнитного поля на атом. Теперь нам надо вспомнить, что наиболее подвержены
внешнему влиянию наименее устойчивые ядра, а нейтронно-избыточные ядра как раз и
являются неустойчивыми. Значит, в случае какого-либо — к примеру,
электромагнитного — воздействия на реактор они должны отреагировать в первую
очередь.
Давайте попробуем еще раз кратко все суммировать, с тем чтобы была ясна основная
цепь рассуждений:
• осколки деления урана-235 являются нейтронно-избыточными ядрами;
• появление запаздывающих нейтронов связано со скоростью β-распада осколков
деления;
• изменение внешних условий (давление, электромагнитные поля) может ускорять β
-распад;
• при ускорении β -распада увеличивается количество запаздывающих нейтронов, а
значит, и скорость нарастания мощности реактора.
Вот мы и подошли к цели нашего утомительного путешествия. И теперь можно
спросить: «А какое отношение все это имеет к Чернобыльской катастрофе?» Этот
вопрос весьма закономерен. Ну что же, давайте вместе выдвинем «безумную»
гипотезу: а что, если в ту ночь действительно возникли какие-то обстоятельства,
приведшие к изменению скорости β -распада? Мы уже с вами знаем, что, по крайней
мере теоретически, это возможно. Понятно, что защита, построенная без учета
этого обстоятельства, не успеет сработать. И этот факт в рамках нашей гипотезы
объясняется естественным образом, без различных «натяжек» типа «роковое стечение
маловероятных событий» (так написано в официальной версии).
Но изменение скорости β -распада обязано привести к искажениям изотопных
соотношений тех радионуклидов, которые образуются в качестве «ядерного шлака»
при нормальной работе реактора. Эти соотношения очень точно промерены и всем
хорошо известны. Наблюдались ли искажения? Да, конечно, и в первую очередь в
соотношении цезия-134 к цезию-137. Это соотношение промеряется особенно
тщательно, поскольку с его помощью можно судить о степени «выгорания» ядерного
топлива. Именно это соотношение оказалось нарушенным по сравнению с таким же
соотношением, получающимся в результате штатной работы реактора такого типа. Это
отметили не только советские специалисты (они-то как раз в последнюю очередь —
из-за секретов), но и западные специалисты тех стран, куда долетело
чернобыльское радиоактивное облако.
И здесь надо отметить характерную черту современной науки. Увидев аномалию в
изотопном соотношении, специалисты тут же назвали это «Чернобыльским цезиевым
соотношением» и этим «решили проблему». Теперь на вопрос: «Почему такое
соотношение?» вам тут же ответят: «Как, вы разве не знаете? Это же Чернобыльское
соотношение». И все, дальнейшие вопросы неуместны. Вот это пример типичного
современного научного подхода: придумать термин и тем закрыть проблему.
Конечно же, изотопные искажения наблюдались и у других радионуклидов и даже у
урана, но мы больше не имеем права утомлять читателя дальнейшими подробностями.
Для нас достаточно того, что «безумная» гипотеза при ближайшем рассмотрении,
оказывается, приводит к проверяемым предсказаниям, которые качественно
соответствуют измерениям. Но не надо переоценивать роль гипотез, Чернобыльская
авария — событие единичное (слава Богу), и поэтому любое объяснение будет носить
ранг гипотезы. Но предложенная гипотеза гораздо более физична, чем официальная
версия и, главное, допускает лабораторное моделирование. Чем, кстати, никто
заниматься не хочет.
И теперь мы подошли к самому главному. После утомительного отступления нам
предстоит вернуться к главной теме настоящей статьи. Надеюсь, что вы обратили
внимание на дату эксперимента, проведенного в ЦЕРНе — 1996 год. Именно после
этого эксперимента стала понятна важность учета возможного влияния на долю
запаздывающих нейтронов. Но атомная энергетика, родившись в середине прошлого
века в качестве передовой научной технологии, к концу века превратилась в
индустрию и полностью утратила связь с фундаментальной наукой. Производя в
промышленных масштабах электроэнергию, она теперь свысока взирает на
фундаментальные исследования и гораздо более склонна прислушиваться к мнению
банкиров, чем ученых. А очень жаль…
У читателя, добравшегося до этой страницы, может возникнуть вопрос. Хорошо,
пусть вы правы: изменилась вероятность β -распада, но под действием чего?
Здесь следует перейти к работам французского физика Жоржа Лошака. Дело в том,
что более двадцати лет назад ему удалось создать теорию, из которой следует, что
в природе могут существовать легкие магнитные монополи. Магнитный монополь — это
частица, которая несёт магнитный заряд, очень маленький по размерам кусочек
очень сильного магнитного поля. Первое упоминание о возможности существования
таких зарядов встречается еще у Максвелла в его «Трактате…». Затем, в начале
30-х годов, эту возможность предсказал Дирак, уже на основе современной
квантовой механики.
Представления Ж. Лошака о магнитном монополе кардинальным образом отличаются от
тех, что приняты в современной физике. Его монополь — это что-то вроде
магнитно-возбужденного состояния нейтрино. К сожалению, в рамках статьи нет
возможности более подробно говорить об этой теории. Скажем лишь одно: долгие
годы она лежала никому не нужная. К идее монополей пришли в поисках приемлемого
объяснения полученных «фантастических» экспериментальных результатов.
«Фантастичность» заключалась в том, что наблюдались ядерные реакции при
плазменных температурах (это температура солнечной короны). Убедившись, что
полученный результат не является ошибкой измерений, мы начали искать нейтроны и
радиоактивность, но ничего не обнаружили. А поскольку все известные ядерные
реакции должны сопровождаться радиоактивным излучением, то стали перепроверять,
идут ли ядерные реакции на самом деле.
Для этого мы попросили коллег из Дубны независимо провести контрольные опыты на
нашей установке. Все подтвердилось, ядерные реакции шли. Получалась странная
ситуация: с одной стороны ядерные реакции идут, а с другой — характерные
признаки (радиация) отсутствуют. И вот тогда, от полной безысходности, мы
поставили «дедовскую» методику ядерных эмульсий. По сути, это почти обычная
фотопластина, в которой ядерная частица оставляет фотографический след, почти
«автограф».
И это сразу дало результат, были обнаружены весьма странные следы, не похожие ни
на какие другие. Тогда и появилась идея магнитного монополя, поскольку теория
хоть и не одобряла, но все же не запрещала его существование. А для объяснения
низкоэнергетических ядерных реакций требовалось (по аналогии с химией) что-то
похожее на ядерный катализатор. Дальше было обнаружено, что при наложении
магнитного поля на установку следы резко изменились. Это было явным
свидетельством магнитной природы наблюдаемого явления.
Но какая связь между Чернобылем и плазменно-физическим экспериментом? Размышляя
над механизмом аварии, мы заподозрили, что она началась не в реакторе, а в
турбинном зале, поскольку многие очевидцы рассказывали о весьма странных
электромагнитных явлениях, имевших место в момент аварии. Поэтому захотелось
проверить экспериментально на первый взгляд «полную глупость» — может ли мощное
короткое замыкание повлиять на ядерные процессы.
Все и всегда искали магнитные монополи на ускорителях в ядерных процессах,
протекающих при высоких энергиях. И не находили. Мы же, не ища монополь, похоже,
наткнулись на него при мощных электромагнитных процессах. И это обстоятельство
выделяет теорию магнитного монополя Лошака из всех других, поскольку он,
предсказываемый этой теорией, очень легкий (как нейтрино) и не требует высоких
энергий для рождения. В общем, все потихонечку начинало складываться пусть и в
фантастическую, но логически простую схему. К этому следует добавить, что в ту
ночь в Чернобыле в турбинном зале проходили испытания турбогенератора, в связи с
чем штатная схема электропитания была изменена, что теоретически могло привести
к короткому замыканию.
Хотим подчеркнуть, что, конечно, все приведенное выше — лишь намек, в каком
направлении стоит искать причины аварии. Наши эксперименты были повторены
независимо в нескольких лабораториях (в том числе и сотрудниками Фонда де-Бройля
во Франции) и являются предварительным доказательством существования в природе
низкоэнергетических ядерных реакций и магнитных зарядов. Еще рано говорить о
научном факте, но шанс, что эти эксперименты могут оказаться правдой, уже
достаточно велик.
Допустим на минуту, что это так, тогда можно задать вопрос: не означает ли все
это, что безопасность ядерной энергетики под угрозой? Ведь в таком случае эффект
не зависит от типа реактора. Ответ будет очень прост. Если бы не знали о
существовании центробежных сил, и это вдруг случайно обнаружилось, то стали бы
мы отказываться от железнодорожного сообщения? Конечно, нет, мы бы приподняли
один рельс относительно другого и решили бы проблему. Так и здесь, если в конце
концов окажется, что мы нигде не ошиблись, то надо просто поставить ловушки для
магнитных монополей и решить проблему. Более того, если магнитные монополи
существуют, то можно сделать реактор, в котором они будут играть главную роль в
управлении.
И такой реактор будет изначально подкритичен и работать по принципу чайника на
газовой плите.
|
|
| |
|
|
| |
|
|
|
|
