300 секунд, и вам гарантирована довольно быстрая смерть, что в данном случае лучше многих вариантов.
За 30 секунд можно получить такую дозу, после которой спустя неделю вы почувствуете головокружение и усталость. Две минуты облучения, и у вас вскоре начнется кровотечение. Четыре минуты: рвота, диарея, повышенная температура. 300 секунд, и жить вам останется два дня.
К осени 1986 года команды ликвидаторов, боровшиеся с ядерной катастрофой в Чернобыле, добрались до подземного коридора в основании аварийного реактора номер четыре. Внутри так называемого бассейна-барботера они нашли черную лаву, которая протекла прямо из активной зоны. Самое знаменитое образование там было твердым, и датчики радиации строго предупредили ликвидаторов о том, что приближаться к нему нельзя. Они выдвинули из-за угла камеру на штативе и сняли эту массу, дав ей мрачное название «слоновья нога». Согласно сделанным в то время замерам, все еще горячая часть расплавленного стержня излучала такое количество радиации, что смертельную дозу можно было получить за 300 секунд.
«Слоновья нога» может до сих пор оставаться самым опасным отходом на планете.
Зона высокой радиоактивности
Во время обычной проверки 26 апреля 1986 года на четвертом реакторе Чернобыльской АЭС произошел скачок мощности и сработала система защиты и отключения реактора. Но реактор не был заглушен. Попытка сдержать скачок и опасное увеличение температуры в активной зоне привели к еще большему увеличению мощности. Стержни ручного регулирования, используемые для контроля температуры активной зоны, ввели слишком поздно. Когда их ввели в активную зону, они начали трескаться и застряли. Температура и мощность продолжали повышаться до тех пор, пока не испарилась вся вода, используемая для охлаждения реактора, что вызвало мощное повышение давления. Первый паровой взрыв в реакторе привел к тому, что его крышка весом в две тысячи тонн пробила крышу энергоблока. Повреждения оказались катастрофическими; оставшаяся охлаждающая вода из разрушенных каналов устремилась в реактор, и соприкасаясь с раскалявшимися топливными стержнями, тут же превращалась в пар. Вскоре после первого взрыва произошел еще один, более мощный взрыв, выбросивший материал активной зоны в воздух. Начался пожар и распространение радиоактивных остатков.
А поскольку раскаленное сердце реактора уже не защищали тонны стали и бетона, активная зона больше не охлаждалась. Началось расплавление.
Когда мы говорим о расплавлении активной зоны, это не просто какая-то метафора. Используемые в качестве топлива радиоактивные материалы все больше нагреваются из-за неконтролируемого выброса частиц большой энергии, и это происходит до тех пор, пока они буквально не расплавятся, превратившись в нечто напоминающее лаву. В Чернобыле потеря охлаждающей воды вызвала расплавление топлива, часть которого была выброшена в атмосферу. Но другая часть топлива стекла под реактор в бассейн, проплавив его основание. Поток радиоактивной лавы, текший по трубам и прожигавший бетон, постепенно охладился и застыл. В результате образовалось скопление сталактитов и сталагмитов, покрытое затвердевшей лавой, а также большая черная масса, которую позднее назвали «слоновьей ногой».
Опасная игра смертельного тарана
Радиоактивные атомы нестабильны. С такими элементами как водород особых проблем нет, поскольку у него ядро состоит из одного-единственного протона; а вот с ураном, в наиболее распространенном изотопе которого 92 протона и 146 нейтронов, нам повезло меньше. Ядра этих крупных атомов испускают электроны, протоны и нейтроны, трансформируя их вплоть до того, как, скажем, из плутония со временем не получится стабильный элемент свинец.
Излучаемые радиоактивными атомами частицы — это ионизирующее излучение. У них достаточно энергии, чтобы пробиться через атомы и молекулы, в которые они врезаются. (В этом его отличие от неионизирующего излучения типа порождаемого вашим сотовым телефоном, у которого недостаточно энергии, чтобы нарушить атомные связи.)
Такое излучение повышает риск заболевания раком, поскольку эти разрушительные частицы играют в нашем организме роль опасного тарана. Наши ДНК содержатся в хромосомах — этих пакетах из миллиардов генетических строительных кирпичиков, стоящих подобно крепостной стене в удивительно четкой последовательности. Но таран радиации способен пробить эту кирпичную кладку или изменить связи, которые удерживают ДНК (и прочие важные молекулы) вместе. А когда главным компонентам нанесен существенный ущерб, клетки в своей работе начинают давать сбои, что может привести к летальному исходу. Например, нанесенный ущерб может привести к бесконтрольному размножению клеток, что вызывает раковую опухоль.
Чем больше радиации излучает масса атомов, тем она опаснее. Согласно информации из Чернобыля, «слоновья нога» выводила из строя буквально любые дозиметрические приборы, имея мощность излучения около 10 000 рентген в час. Чтобы убить человека, достаточно дозы в десять раз меньше. За час вы получите от «слоновьей ноги» такую дозу, которая соответствует четырем с половиной миллионам рентгеновских снимков грудной клетки. Эта доза почти в 1000 раз больше той, которая повышает риск ракового заболевания. А поскольку излучение повреждает человеческие клетки весьма своеобразно, выбивая атомы и молекулы, смерть от него наступает довольно медленно. До какого-то момента помогает лечение. Но когда доза слишком велика, как, скажем, при близком контакте со «слоновьей ногой», человеческий организм с ней просто не справится.
Вскоре после аварии в Чернобыле туда перебросили почти 600 000 человек, чтобы те сдержали распространение радиации. Сознательно или нет, но многие из них шли на большие жертвы. Более 30 человек умерли в течение нескольких месяцев после аварии, а многие тысячи получили такую дозу радиации, которая больше нормы на всю человеческую жизнь. Это определенно стало причиной повышения заболеваемости раком среди этих людей.
Превышение дозы
После того, как удалось потушить ядерный пожар, ликвидаторы попытались сдержать невидимую угрозу, исходившую от аварийной активной зоны. В мае 1986 года началось строительство саркофага — гигантского бетонного укрытия, предназначенного для того, чтобы изолировать радиацию от внешнего мира. Но она изолирована не полностью: в чернобыльском саркофаге есть точки доступа, позволяющие исследователям наблюдать за активной зоной, а рабочим заходить туда.
В декабре того года исследователи обнаружили «слоновью ногу». Поперек она достигает нескольких метров и излучает столько радиации, что находиться рядом с ней дольше нескольких секунд нельзя. Но несмотря на это, у нас есть фотографии этой смертоносной массы. Откуда?
На безопасном расстоянии рабочие-ликвидаторы соорудили хитроумное приспособление типа камеры на колесах и придвинули ее на минимальное расстояние к «слоновьей ноге». В результате тщательного анализа удалось выяснить, что она состоит не только из ядерного топлива. На самом деле, топлива там совсем небольшой процент, а остальная масса это бетон, песок и куски крышки. Все это расплавилось и единым конгломератом стекло вниз. Этот материал назвали «чернобылитом» по месту его появления. Со временем «слоновья нога» начала разрушаться. С нее стала слетать пыль, а на поверхности появились трещины. Но на протяжении многих лет она остается слишком опасной, чтобы приблизиться к ней.
Мы не знаем, что случилось с теми, кто ее сфотографировал, но нам известно, что не все попытки изучения этой массы были так же безопасны, как установка камеры за углом. На некоторых снимках мы видим, как рабочий непосредственно касается этой массы. Надо было брать образцы, надо было получать об этой массе как можно больше информации.
Когда делали эти снимки спустя десять лет после аварии, «слоновья нога» излучала в 10 раз меньше радиации, чем раньше. Тем не менее, всего за 500 секунд облучения такой степени у человека могут появиться слабые признаки лучевой болезни. А час с небольшим такого облучения окажется смертельным. «Слоновья нога» по-прежнему опасна, но любознательность человека и стремление не допустить новых ошибок заставляет нас возвращаться к ней снова и снова.
Хотя бетона в чернобыльском саркофаге столько, что его хватило бы на треть небоскреба Эмпайр-стейт-билдинг, эта конструкция со временем разрушается, грозя снова подвергнуть радиации окрестные территории. Сейчас разрабатываются планы, нацеленные на то, чтобы к 2015 году «слоновья нога» снова была надежно закрыта.
300 секунд, 100 лет
Из-за человеческой ошибки «слоновья нога» до сих пор излучает тепло и плавится, проникая все глубже под основание Чернобыльской АЭС. Если она дойдет до грунтовых вод, это может вызвать новый катастрофический взрыв или выброс радиоактивных веществ в близлежащие водоемы. Прошло уже много лет с тех пор, как эта уникальная масса радиоактивных отходов вытекла из активной зоны, но она до сих пор показывает, насколько опасна атомная энергия. «Слоновья нога» будет находиться на своем месте в темном подземелье под саркофагом из стали и бетона еще сотни лет, символизируя то, как самый мощный инструмент человека вышел из-под его контроля.
Кайл Хилл — автор научных статей и блогер Scientific American. Он пишет для Slate, Wired, Popular Science, Skeptical Inquirer и io9. Он также работает научным сотрудником образовательного фонда им. Джеймса Рэнди (James Randi Educational Foundation).
