Перевірені Чорнобилем

Методи «очищення» території ЧАЕС від радіоактивного пилу зараз знаходять нове застосування

Щороку 14 грудня (починаючи із 2006 року) Україна вшановує учасників ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС. Вибір цієї дати невипадковий — він пов’язаний із завершенням будівництва наприкінці 1986 року захисного саркофагу над зруйнованим 4-м енергоблоком. Вже 30 листопада був підписаний акт Державної комісії про приймання на технічне обслуговування об’єкта «Укриття», який накрив залишки зруйнованого енергоблоку. Проєктування та спорудження об’єкта «Укриття» було здійснено лише за пів року — в рекордно короткий термін з червня по листопад 1986 року. Поєднуючи в собі несучі залишки будівлі зруйнованого 4-го енергоблоку та споруджені після аварії нові конструкції, він виконував надзвичайно важливу роль — фізичного бар’єру від виходу радіоактивних речовин у навколишнє середовище та захисту від іонізуючого випромінювання.

Водночас із спорудженням об’єкта «Укриття» були розпочаті роботи з дезактивації промислового майданчику ЧАЕС, навколишньої території, приміщень та обладнання інших енергоблоків, що теж мало бути виконано в дуже короткий термін.

ПІДСТУПНІ «ГАРЯЧІ ЧАСТИНКИ»

Найбільш складна ситуація виникла на ділянках, безпосередньо прилеглих до зруйнованого 4-го енергоблоку, куди з активної зони були відкинуті фрагменти ТВЕЛів. Навіть через 30 діб після аварії потужність дози гамма-опромінення біля реактора складала 1000-1800 рентген на годину, а на відстані 300-500 метрів — від 2 до 160.

Якщо вважати за середню потужність дози на цих ділянках у 30 рентген на годину, а допустиму — 30 мікрорентген на годину, то перевищення становило 1 000 000 разів.

Про рівень радіоактивної забрудненості свідчить «рудий ліс» — ділянка у безпосередній близькості до зруйнованого 4-го енергоблоку, через яку пройшов західний слід радіоактивних випадів у перші дні аварії. Не витримавши радіації, хвоя відмирала, внаслідок чого сосновий ліс у 1986 році загинув. У результаті крони дерев перетворились на джерело вторинного радіоактивного забруднення, а в випадку пожежі могли створити потужну димову хмару з його подальшим розповсюдженням. Тому «рудий ліс» був повалений за допомогою інженерної техніки і захоронений у траншеях.  

Значна частина радіонуклідів була у складі «гарячих частинок» — мікроскопічних частинках з ядерного палива, високоактивних продуктів поділу, конструкційних матеріалів та реакторного графіту, які були викинуті в довкілля у початковій фазі аварії та мали надзвичайно високу радіоактивність. У перші дні аварії їх можна було спостерігати візуально у вигляді аерозолів — білого диму над зруйнованим реактором. У подальшому «гарячі частинки» стали більш підступними, оскільки переносились у вигляді пилу під дією вітру та осідали на вже дезактивованих поверхнях, забруднюючи відкриті території, будівлі та споруди на промисловому майданчику ЧАЕС.

«ЕФЕКТ ЛОТОСА» БІЛЯ «РУДОГО ЛІСУ»

На жаль, поза увагою показаного у травні 2019 року нового телевізійного мінісеріалу «Чорнобиль» спільного виробництва американського телеканалу HBO і британської телемережі Sky, залишилася участь українських учених.

До вирішення проблеми дезактивації території та будівель ЧАЕС за власної ініціативи долучилися науковці київського Інституту хімії поверхні Академії наук України. Вони взялись за вирішення проблеми полегшення процесу дезактивації та запобігання повторного забруднення вже дезактивованих будівель та споруд ЧАЕС радіоактивним пилом та «гарячими частинками», спричиненого вітровим перенесенням. 

З-поміж різних ідей була використана гідрофобність поверхні — іншими словами здатність матеріалів відштовхувати краплі води. Явище вкрай низької змочуваності поверхні, яке спостерігається на листках багатьох рослин, зокрема, роду Лотос, отримало назву «ефект лотоса».

Вода, яка потрапляє на поверхню листя, набуває форми кулькоподібних крапель. Стікаючи з листка, краплі води захоплюють із собою частинки пилу та бруду, тим самим очищаючи поверхню листя рослини та захищаючи їх від забруднення.

Звичайно, спочатку були проведені лабораторні випробування розроблених захисних водовідштовхуючих покриттів на поверхні цегли, бетону, глазурованої плитки. Надалі «випробувальним полігоном» стали ділянки будівель на території київського Інституту фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевського Академії наук України на проспекті Науки, де того часу був розташований новостворений Інститут хімії поверхні. Але це були лише лабораторні випробування, які мали продовження на промисловому майданчику Чорнобильської АЕС. 

ПЛАНИ НА ЛІТО

Урядовою постановою від 22 травня 1986 року № 583 передбачалось завершити в липні дезактивацію 1-го та 2-го енергоблоків із зовнішніми будівлями, спорудами та навколишньою територією, а в серпні — об’єктів та території 3-го енергоблоку, а також відкритих розподільчих пристроїв (ВРП). На додачу Постановою від 29 травня 1986 року № 634-188 на вересень був встановлений строк завершення дезактивації від радіоактивного забруднення території промислового майданчику, будівель та споруд Чорнобильської АЕС і, головне, території навколо 4-го енергоблоку, Основними виконавцями цих робіт були визначені військовослужбовці Міністерства оборони.

Слід радіоактивних випадів пройшов через майданчик високовольтних відкритих розподільчих пристроїв (ВРП-750, ВРП-330 та ВРП-110 напругою відповідно 750, 330 та 110 кіловольт), розташованих за будівлею ЧАЕС. Без дезактивації відкритих майданчиків та обладнання ВРП, які транспортують вироблену електроенергію в загальну енергосистему через високовольтні повітряні лінії електропередач (ЛЕП), непошкоджені енергоблоки не могли працювати.

ПОРУЧ ІЗ ЗРУЙНОВАНИМ ЕНЕРГОБЛОКОМ 

З 9 по 15 серпня 1986 року на території вже згаданого ВРП-330 молодими співробітниками Інституту хімії поверхні були проведені натурні випробування — на поверхню бетонних плит наносили розроблену композицію для утворення захисного покриття, яке забруднювали радіоактивним ґрунтом, а потім відмивали дезактивуючим розчином та водою. У результаті було досягнуто повне видалення радіоактивних забруднень від нанесеного ґрунту, яке контролювали за вимірами поверхневої густини потоку частинок бета-випромінювання.

Таким чином було доведено, що розроблене захисне водовідштовхуюче покриття забезпечує ефективне змивання радіоактивного забруднення. Це було особливо актуально для таких пористих будівельних матеріалів, як цегла, бетон та неглазурована керамічна плитка, використаних на ЧАЕС. Розроблене покриття перешкоджало міграції радіоактивного пилу та «гарячих частинок» вглиб будівельних матеріалів, особливо під дією води.

Рішенням Урядової комісії з ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС від 1 вересня 1986 року № 133 науковцям Інституту хімії поверхні було доручено взяти участь у визначенні об’єктів ЧАЕС, виконаних із цегли та бетону, для включення в графік дезактивації та підготувати інструкції для їх захисної обробки силами Міністерства оборони. 

У вересні 1986 року розроблені покриття були використані військовослужбовцями Міністерства оборони за авторського нагляду співробітників Інститут хімії поверхні при проведенні дезактивації відкритих бетонованих ділянок площею 130 тисяч квадратних метрів біля зруйнованого 4-го енергоблоку, зокрема і ВРП-330, що також полегшило трудомісткий процес наступної дезактивації електрообладнання. Окрім цього, розроблені захисні покриття також були застосовані у внутрішніх приміщеннях ЧАЕС та будівлях на відкритих ділянках. 

НАУКА ДЛЯ ЛЮДИНИ ТА СУСПІЛЬСТВА

Розроблені науковцями влітку 1986 року покриття для захисту будівельних матеріалів Чорнобильської АЕС від радіоактивних забруднень мали нанорозмірну товщину, були дешеві, базувались на вітчизняній сировині, при їхньому застосуванні не використовувались токсичні органічні розчинники, що відповідає принципам «зеленої хімії» та сучасним екологічним вимогам Європейського Союзу. Головне — українські вчені  розробили захисні покриття та застосували їх на практиці швидко та вчасно — відповідно до суспільних потреб.

Природний «ефект лотоса» нині знаходить все більш широке використання в нових функціональних покриттях. Науковці Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України розробляють їх для можливих перспективних застосувань, зокрема, захисту сонячних панелей та дзеркал сонячних концентраторів від забруднення, запобігання корозії металів та попередження пошкодження будівельних матеріалів атмосферною вологою, а взагалі — для створення таких інноваційних матеріалів, властивості яких обумовлені їх хімією поверхні.