Проверенные Чернобылем

Ежегодно 14 декабря, начиная с 2006 года, Украина чествует участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Выбор этой даты не случаен — он связан с завершением строительства конце 1986 году защитного саркофага над разрушенным 4-м энергоблоком. Уже 30 ноября был подписан акт Государственной комиссии о приемке на техническое обслуживание объекта «Укрытие», который накрыл остатки разрушенного энергоблока. Проектирование и строительство объекта «Укрытие» было осуществлено только через полгода — в рекордно короткий срок с июня по ноябрь 1986 года. Соединяя в себе большие остатки здания разрушенного 4-го энергоблока и построенные после аварии новые конструкции, он выполнял очень важную роль — физического барьера от выхода радиоактивных веществ в окружающую среду и защиты от ионизирующего излучения.

Наряду с сооружением объекта «Укрытие» были начаты работы по дезактивации промышленной площадки ЧАЭС, окружающей территории, помещений и оборудования других энергоблоков, что тоже должно было быть выполнено в сжатые сроки.

КОВАРНЫЕ «ГОРЯЧИЕ ЧАСТИЦЫ»

Самая сложная ситуация возникла на участках, непосредственно прилегающих к разрушенному 4-го энергоблоку, куда из активной зоны были отброшены фрагменты ТВЭЛов. Даже через 30 суток после аварии мощность дозы гамма-излучения у реактора составляла 1000 — 1800 рентген в час, а на расстоянии 300 — 500 метров — от 2 до 160.

Если считать среднюю мощность дозы на этих участках в 30 рентген в час, а допустимую — 30 микрорентген в час, то превышение составляло 1 000 000 раз.

Об уровне радиоактивного загрязнения свидетельствует «рыжий лес» — участок в непосредственной близости от разрушенного 4-го энергоблока, через которую прошел западный след радиоактивных выпадов в первые дни аварии. Не выдержав радиации, хвоя отмирала, в результате чего сосновый лес погиб в 1986 году. Как следствие, кроны деревьев превратились в источник вторичного радиоактивного загрязнения, а в случае пожара могли создать мощное дымовое облако с его дальнейшим распространением. Поэтому «рыжий лес» был повален с помощью инженерной техники и захоронен в траншеях.

Значительная часть радионуклидов находилась в составе «горячих частиц» — микроскопических частиц ядерного топлива, высокоактивных продуктов деления, конструкционных материалов и реакторного графита, которые были выброшены в окружающую среду в начальной фазе аварии и имели чрезвычайно высокую радиоактивность. В первые дни аварии их можно было наблюдать визуально в виде аэрозолей — белого дыма над разрушенным реактором. Со временем «горячие частицы» стали более коварными, поскольку переносились в виде пыли под действием ветра и оседали на уже дезактивированных поверхностях, загрязняя открытые территории, здания и сооружения на промышленной площадке ЧАЭС.

«ЭФФЕКТ ЛОТОСА» У «РЫЖЕГО ЛЕСА»

К сожалению, вне внимания показанного в мае 2019 года нового телевизионного мини-сериала «Чернобыль» совместного производства американского телеканала HBO и британской телесети Sky осталась участие украинских ученых.

К решению проблемы дезактивации территории и зданий ЧАЭС по собственной инициативе приобщились ученые киевского Института химии поверхности Академии наук Украины. Они взялись за решение проблемы облегчения процесса дезактивации и предотвращения повторного загрязнения уже дезактивированных зданий и сооружений ЧАЭС радиоактивной пылью и «горячими частицами», которое было вызвано ветровым переносом.

Среди разных идей была использована гидрофобность поверхности, то есть способность материалов отталкивать капли воды. Явление крайне низкой смачиваемости поверхности, которое наблюдается на листьях некоторых растений, например семейства лотосовых, получило название «эффект лотоса».

Вода, попадающая на поверхность листьев, приобретает форму комкообразных капель. Стекая с листа, капли воды захватывают с собой частицы пыли и грязи, тем самым очищая поверхность листьев растения и защищая их от загрязнения.

Естественно, сначала были проведены лабораторные испытания разработанных защитных водоотталкивающих покрытий на поверхности кирпича, бетона, глазурованной плитки. В дальнейшем «испытательным полигоном» стали участки зданий на территории киевского Института физической химии им. Писаржевского Академии наук Украины на проспекте Науки, где в те годы находился новосозданный Институт химии поверхности. Но это были только лабораторные испытания, которые имели продолжение на промышленной площадке Чернобыльской АЭС.

ПЛАНЫ НА ЛЕТО

Постановлением правительства № 583 от 22 мая 1986 года было предусмотрено завершить в июле дезактивацию 1-го и 2-го энергоблоков с внешними зданиями, сооружениями и прилегающей территорией, а в августе — объектов и территории 3-го энергоблока, а также открытых распределительных устройств (ВРУ). В дополнение Постановлением № 634-188 от 29 мая 1986 года на сентябрь был установлен срок завершения дезактивации от радиоактивного загрязнения территории промышленной площадки, зданий и сооружений Чернобыльской АЭС и, главное, территории вокруг 4-го энергоблока. Основными исполнителями этих работ были определены военнослужащие Министерства обороны.

След радиоактивных выпадов прошел через площадку высоковольтных открытых распределительных устройств (ОРУ-750, ОРУ-330 и ОРУ-110 напряжением, соответственно, 750, 330 и 110 киловольт), расположенных за зданием ЧАЭС. Без дезактивации открытых площадок и оборудования ОРУ, которые транспортируют выработанную электроэнергию в общую энергосистему через высоковольтные воздушные линии электропередач (ЛЭП), неповрежденные энергоблоки не могли работать.

РЯДОМ С РАЗРУШЕННЫМ ЭНЕРГОБЛОКОМ

С 9 по 15 августа 1986 года на территории уже упомянутого ОРУ-330 молодыми сотрудниками Института химии поверхности были проведены натурные испытания — на поверхность бетонных плит наносили разработанную композицию для образования защитного покрытия, которое загрязняли радиоактивным грунтом, а затем отмывали дезактивирующих растворов и водой. В результате было достигнуто полное удаление радиоактивных загрязнений от нанесенного грунта, которое контролировали с измерениями поверхностной плотности потока частиц бета-излучения.

Таким образом, было доказано, что разработанное защитное водоотталкивающее покрытие обеспечивает эффективное смывание радиоактивного загрязнения. Это было особенно актуально для таких пористых строительных материалов, как кирпич, бетон и неглазурованная керамическая плитка, использованных на ЧАЭС. Разработанное покрытие препятствовало миграции радиоактивной пыли и «горячих частиц» вглубь строительных материалов, особенно под действием воды.

Решением Правительственной комиссии по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС от 1 сентября 1986 года № 133 ученым Института химии поверхности было поручено принять участие в определении объектов ЧАЭС, выполненных из кирпича и бетона, для включения в график дезактивации и подготовить инструкции для их защитной обработки силами Министерства обороны.

В сентябре 1986 года разработанные покрытия были использованы военнослужащими Министерства обороны при авторском надзоре сотрудников Института химии поверхности в ходе дезактивации открытых бетонных участков площадью 130 тыс. квадратных метров возле разрушенного 4-го энергоблока, в частности ОРУ-330, также облегчило трудоемкий процесс дальнейшей дезактивации электрооборудования. Кроме того, разработанные покрытия также были применены во внутренних помещениях ЧАЭС и зданиях на открытых участках.

НАУКА ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА И ОБЩЕСТВА

Разработанные покрытия для защиты строительных материалов от радиоактивных загрязнений имели наноразмерную толщину, были дешевые, основывались на отечественном сырье, при их применении не использовались органические растворители. Главное — ученые Института химии поверхности разработали покрытия и применили их на практике быстро и своевременно — в соответствии с крайней необходимостью.

Воспоминания о событиях почти 30-летней давности неизбежно переносят в наше время. Защитные функциональные покрытия на основе «эффекта лотоса» сейчас продолжают разрабатываться учеными Института химии поверхности им. А. А. Чуйко НАН Украины для возможных новых применений, в том числе защиты солнечных панелей и зеркал солнечных концентраторов от загрязнения, предотвращения коррозии металлов и повреждения строительных материалов атмосферной влагой, а в общем — для создания таких инновационных материалов, свойства которых обусловлены их химией поверхности.