Ключевым моментом технологического процесса на ядерных реакторах являются контролирующие стержни. Ядерное топливо генерирует нейтроны; контролирование потока и уровня производства этих нейтронов создает тепло, а из этого тепла производится электричество. Контролирующие стержни поглощают нейтроны – стержни вдвигаются в топливную массу и выдвигаются из нее, регулируя таким образом потоки нейтронов, и соответственно, уровень тепловыделения и производства электроэнергии.
Утечка происходит, когда контролирующие стержни не могут сдержать потоки нейтронов, из-за чего уровень тепла в реакторе повышается до уровня, при котором топливо начинает плавиться само, обычно это температура выше тысячи градусов по Фаренгейту (538 градусов Цельсия), это приводит к неконтролируемым реакциям с выделением радиации, приближение к реактору становится невероятно опасным. Утечка не обязательно означает ядерную катастрофу. До тех пор, пока ядро (активная зона) реактора, которое специально конструируется таким образом, чтобы выдерживать высокие температуры, давление и радиацию, остается неповрежденным, с утечкой топлива можно справиться. Если же активная зона будет повреждена, но колпак реактора, возведенный вокруг ядра, останется неповрежденным, с утечкой по-прежнему еще можно справиться – обычно в таком случае ее блокируют посредством возведения заграждения из специального бетона. Но стоимость и сложность операции в таком случае возрастает в разы.
Однако землетрясение в Японии, судя по всему, не только уничтожило возможность регулировать состояние ядерного топлива и систему охлаждения реактора, но и повредило защитный колпак реактора, а взрыв практически наверняка довершил дело. Были сообщения о том, что был виден «белый дым», возможно, от горящего бетона, который шел от места взрыва, что говорит о том, что колпак поврежден, и почти наверняка произошел прорыв значительного количества радиации.
На данный момент события в Японии во многом напоминают катастрофу 1986 года в Чернобыле. Сообщения оттуда показывают, что без защиты осталось до полутора метров уровня реакторного топлива. Реакторное топливо по меньшей мере частично расплавилось, а последовавший взрыв раскурочил стены и крышу защитной оболочки реактора, и, вероятно, остававшиеся рабочие части органов контроля и системы охлаждения.
Вопрос в итоге простой: треснул ли пол защитной оболочки? Если нет, ситуацию еще можно спасти, каким-то образом приведя в нормальное состояние активную зону. Но если пол треснул, очень высока вероятность того, что плавящееся топливо прорвется через разрушенные части системы защиты и уйдет в землю. Этого никогда ранее не случалось, но всегда было известно, что это самый кошмарный сценарий для происшествия на атомном объекте. По этому сценарию задача справиться с проблемой превращается из сравнительно опасной, затратной по времени и дорогой в практически неразрешимую.
Средняя доза радиоактивного облучения для человека составляет 620 миллибэр в год, разделенная между облучением искусственного и естественного происхождения. Пожарные, которые работали на Чернобыльской АЭС, получили от 80 000 до 1 600 000 миллибэр. Комиссия по ядерному регулированию считает, что дозы от 375 000 до 500 000 миллибэр достаточно для того, чтобы вызвать смерть в течение трех месяцев у как минимум половины облученных. По состоянию на сегодняшний день вокруг Чернобыля сохраняется запретная зона радиусом 30 километров. Проблемный японский реактор расположен в 300 километрах от Токио.
По последним сообщениям с поврежденной АЭС, уровень радиации вокруг станции составляет порядка 620 миллибэр в час, но при этом неясно, поступили ли эти сообщения до или после того, как взорвалась защитная структура реактора.