Катастрофа на АЭС «Фукусима 1» произошла из-за конструктивного дефекта

«TEPCO должна была переделать аварийные системы по новому образцу, в этом нет никаких сомнений», – говорит 88-летний Масатоси Тойота, бывший топ-менеджер TEPCO, надзиравший за строительством реакторов. Он и себя винит в том, что упустил этот конструктивный недостаток из виду и позднее не исправил его.

Исправленная версия. Первоначальный опубликованный вариант можно посмотреть в архиве «Ведомостей» (смарт-версия)

Газета The Wall Street Journal (WSJ) нашла и опросила десятки людей, в том числе высокопоставленных руководителей и инженеров TEPCO, в разное время отвечавших за проектирование реакторов и систем аварийного энергоснабжения станции, за обслуживание и обеспечение ее безопасности, в том числе в 1970-е гг., когда была принята конструкция, в которой оказался дефект. Некоторые из них считают, что за несколько десятилетий у TEPCO была возможность модернизировать старые реакторы. По результатам интервью и проведенного анализа WSJ выяснила причину, по которой отказали аварийные системы охлаждения реакторов, из-за чего произошло расплавление активных зон трех из них. Это ошибочное размещение аварийных дизель-генераторов и коммутационных станций – устройств размером с кухонный стол, отвечавших за передачу электричества от этих генераторов к системам охлаждения реакторов.

На 10 реакторах АЭС в префектуре Фукусима использовались системы безопасности двух видов. Когда 11 марта, примерно через 45 минут после толчка магнитудой 9 баллов, на станцию обрушилось 15-метровое цунами, в пяти реакторах новой конструкции система охлаждения не отключилась, и они заглушились штатно в аварийном режиме. В них электрические коммутаторы располагались в крепких, защищенных зданиях вместе с реакторами.

Но на четырех реакторах старой конструкции коммутационные станции, как и аварийные дизель-генераторы, находились в недостаточно прочных зданиях, которые цунами разрушило и затопило. В результате в трех реакторах система охлаждения вышла из строя, расплавились их активные зоны, в некоторых зданиях реакторов произошли взрывы, что привело к самой значительной утечке радиации со времен взрыва на Чернобыльской АЭС в 1986 г.

Представитель TEPCO отказался давать комментарии для статьи, сославшись на то, что правительство Японии все еще проводит расследование обстоятельств и причин аварии.

Проект «Марк»

Япония не единственная страна, в которой работают реакторы устаревших конструкций. Правда, Германия и Швейцария решили полностью отказаться от ядерной энергетики и закрыть в течение ряда лет все АЭС, в том числе самые старые – уже сейчас. Но в США – несколько десятков реакторов, функционирующих более 30 лет, и 23 из них имеют ту же конструкцию, что и старые реакторы «Фукусимы»; у некоторых из них в ближайшие годы истекает срок эксплуатации, и неизвестно, продлят ли его регуляторы.

Все реакторы «Фукусимы», и старые, и новые, сконструированы General Electric (GE). Американская компания имела контракты на обслуживание своих реакторов в Японии и вместе с Hitachi выступала в разных странах за продление сроков эксплуатации стареющих АЭС. В GE считают, что ее вины в аварии на «Фукусиме» нет, так как за изменения в конструкции отвечала TEPCO. «TEPCO и [японские] регуляторы рассматривали вопрос расположения аварийных дизель-генераторов на АЭС «Фукусима» и одобрили его», – заявила представитель GE Кэтрин Стенгел.

Строительство первых реакторов на АЭС «Фукусима-Дайити» на побережье Тихого океана началось в 1960-е гг., у TEPCO это была первая атомная станция. В Японии, едва оправившейся от последствий Второй мировой войны, не было собственной школы разработки АЭС, поэтому эти реакторы конструкции «Марк-1» по проекту GE строили американские специалисты, говорят японские инженеры.

Главным подрядчиком была американская компания Ebasco, которой больше не существует. Чтобы реакторы были компактными и экономичными, Ebasco сделала здания, в которых они размещались, небольшими, рассказывает Тойота, который курировал строительство.

В реакторах необходимо все время охлаждать радиоактивное топливо. Электричество для систем охлаждения поступает из национальной электросети. Если она отключилась, в дело должны вступать расположенные на станции аварийные генераторы; в противном случае реактор может расплавиться.

Поскольку первые реакторы TEPCO были маленькими, аварийные генераторы для них поместили не в зданиях вместе с реакторами, а по соседству – в машинных залах, где располагались турбины. Здания с реакторами рассчитаны на сильные землетрясения и цунами, у них толстые бетонные стены и прочные двойные двери. Здания с турбинами менее прочные, особенно их двери.

«Аварийные генераторы критически важны для обеспечения безопасности, не нужно большого ума, чтобы разместить их в здании реактора, – говорит Тойота. – Ужасно, что никто в TEPCO, включая меня самого, не задумался над этим и не сделал ничего, чтобы устранить это несоответствие».

Когда проектировались первые реакторы, считалось, что большое цунами на Тихоокеанском побережье, где располагается «Фукусима-Дайити», невозможно, говорит Кийоси Киси, бывший менеджер TEPCO, отвечавший за строительство реакторов. В последующем компания провела реорганизацию, чтобы некоторые здания станции (но не все) могли выдержать цунами высотой 6 м.

Другой инженер TEPCO, неоднократно посещавший «Фукусима-Дайити» с 1970-х гг., говорит, что помещения, где располагались реакторы, были столь тесны, что там едва хватало места для установки оборудования во время рутинных проверок их работы. «Было жутко неудобно», – вспоминает он.

Первый реактор заработал в 1971 г. Но в ходе эксплуатации инженерам TEPCO так не понравилась конструкция «Марк-1», что они попросили GE изменить ее, хотя еще не все запланированные реакторы были построены. GE предложила усовершенствованный проект – «Марк-2», по которому и был возведен последний на побережье, шестой, реактор. В здании было достаточно места, чтобы разместить коммутатор и аварийные генераторы.

В конце 1970-х гг. TEPCO стала строить комплекс «Фукусима-Дайни» из четырех реакторов на расстоянии 11 км от «Фукусима-Дайити». В них во всех использовался проект «Марк-2», а также конструктивные улучшения японских инженеров, позволявшие, в частности, лучше противостоять землетрясениям и цунами. По словам представителя GE, в 1980-е гг. компания внесла улучшения в реакторы проекта «Марк-1» в США и Японии с использованием новых технологий. Конструкция «Марк-1» безопасна, утверждают в GE.

В 1987 г. TEPCO ввела 10-й, последний, реактор в префектуре Фукусима. У первых пяти реакторов была старая конструкция, у вторых пяти – новая.

Инженеры на местах

В последующие годы TEPCO неоднократно модернизировала АЭС, а японское правительство несколько раз ужесточало стандарты готовности к землетрясениям. Машинные залы, в которых вместе с турбинами располагались генераторы для старых реакторов, получили от властей более низкий рейтинг готовности к землетрясению (класс B), чем новые здания реакторов (класс S).

«Некоторые из нас знали про неудачное размещение дизель-генераторов на «Фукусима-Дайити» и были обеспокоены их потенциальной уязвимостью», – говорит один из ведущих инженеров TEPCO, который руководил в компании подразделением атомной энергетики. По его словам, во время подготовки к очередной госинспекции в 1987 г. размещение аварийных генераторов «бросилось в глаза». Он говорит, что спросил у своих коллег: «Нужно ли это исправить?» Другой эксперт, вспоминает он, сказал, что в этом нет необходимости, поскольку машинный зал имеет большую сейсмоустойчивость, чем предполагает класс В, который ему присвоен. Инженер говорит, что сделал вывод, что «это просто не нужно исправлять».

«Многие инженеры выступали с предложениями по повышению безопасности, – говорит Тойота. – Но я думаю, что им не удалось найти поддержку со стороны руководства из-за высоких расходов, связанных с реконструкцией старых реакторов». TEPCO тогда критиковали за высокие тарифы на электроэнергию и столь существенную реконструкцию было бы трудно осуществить, говорят бывшие сотрудники компании.

По словам руководителей TEPCO, в 1998 г. в соответствии с новыми требованиями регуляторов компания решила построить для каждого реактора «Фукусима-Дайити» по крайней мере два отдельных резервных дизель-генератора (не у каждого реактора они были). Генераторы для реакторов № 2 и 4 разместили в новых зданиях, расположенных неподалеку на склоне холма. Все шесть реакторов были подключены к генераторам, размещенным за пределами уязвимых зданий машинных залов.

Это значительно повысило безопасность станции. TEPCO практически обеспечила резервное питание для всех реакторов на случай цунами, подобного тому, что произошло 11 марта. В этой системе были задействованы и коммутационные станции, которые при необходимости должны были направить питание от резервных генераторов к системе охлаждения реакторов. Японские инженеры говорили, что эти станции защищены «бронированным панцирем», имея в виду металлический кожух.

Но проблема была в том, что панцири первых пяти реакторов по-прежнему находились в машинных залах с турбинами. (Благодаря более продвинутой конструкции панцирь шестого реактора располагался в его здании.) «Инженеры на местах нашли простой выход и воспользовались коммутаторами, которые уже были в машинных залах. Насколько я знаю, не было никакой дискуссии по этому вопросу среди инженеров, которые предложили добавить резервные генераторы», – вспоминает Кацуя Томоно, бывший исполнительный вице-президент TEPCO, который в конце 1990-х гг. отвечал за оборудование АЭС, в том числе за резервные генераторы.

В 2001 г., когда истекал срок 30-летнего разрешения на эксплуатацию первого реактора «Фукусима-Дайити», TEPCO подала заявление и получила разрешение на продление срока эксплуатации еще на 10 лет. А в начале этого года, всего за пять недель до аварии, компания получила новое 10-летнее разрешение (см. врез). Регуляторы никогда не изучали вопрос, имелись ли нарушения в проектах старых реакторов, что сокращало сроки проверок.

«Продление сроков эксплуатации базировалось на допущении, что анализ проекта был сделан еще до строительства АЭС, так что не было никакого обсуждения базового проекта и строительных спецификаций, – говорит Кацунобу Аояма, инспектор Агентства ядерной и промышленной безопасности Японии. – Мы прежде всего обращали внимание на такие вещи, как трубы и крепежи».

Агентство входит в министерство промышленности Японии. Последнее до катастрофы рассчитывало довести объем электроэнергии, получаемой на атомных станциях, до более чем 50% от совокупного ее объема (в прошлом году – 30%). Эту цель премьер-министр Наото Кан в последний раз подтвердил в июне 2010 г.

Катастрофа

11 марта волна цунами затопила машинные залы, в которых с 1970-х гг. располагались аварийные генераторы. Три дополнительных генератора, установленных в отдалении в других зданиях на склоне холма, продолжали работать, но уже ничем не могли помочь реакторам № 1–4, поскольку коммутаторы, доставлявшие электричество от генераторов к системам охлаждения, были залиты в тех же машинных залах и не работали. «Если туда попала вода, считай, дело швах», – говорит Томоно.

Радиоактивное топливо в реакторах № 1, 2 и 3 стало перегреваться. Через несколько часов, по информации TEPCO, топливо в реакторе № 1 практически расплавилось. В последующие несколько дней здания реакторов № 1 и 3 существенно пострадали из-за взрывов. Считается, что утечка водорода из реактора № 3 привела к взрыву на реакторе № 4; возможно, взрыв был и на реакторе № 2. В результате произошел выброс радиации в атмосферу.

Между тем реакторы № 5 и 6, а также все четыре реактора на «Фукусима-Дайни» были заглушены в штатном режиме. По данным TEPCO, два генератора, расположенных внутри здания реактора № 6, временно отключились – возможно, потому, что внутрь через выхлопные трубы попала вода. Однако коммутатор продолжал работать, посылая энергию с нового генератора, установленного в отдельном здании; с его помощью TEPCO продолжала обеспечивать и реактор № 5 до его полной остановки.

Разница между новыми и старыми реакторами на «Фукусиме» была «едва различимой», считает Киси. Но он признает, что «главной ошибкой» TEPCO была непоследовательность в применении новых стандартов безопасности.