Крупные аварии на атомных станциях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Радиоактивность - совсем не новое явление, как до сих пор считают некоторые, связывая ее со строительством АЭС и появлением ядерных боеприпасов. И радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения жизни. Однако радиацию как явление человечество открыло всего сто лет тому назад. В 1896 г. французский ученый Анри Беккерель положил несколько фотопластинок на стол, а сверху накрыл их минералом, содержащим уран. Когда проявил, обнаружил на них следы какого-то излучения. Позже этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой ученый-химик, которая ввела в обиход слово "радиоактивность".

Чуть раньше в 1895 г. немецкий физик Вильгельм Рентген открыл лучи, которые и были названы его именем - "рентгеновские".

Ученые стремились разгадать одну из самых волнующих загадок всех времен, стремясь проникнуть в тайны материи. К великому сожалению, последующие их работы привели к созданию в США атомной бомбы (1945 г.) и только потом в СССР - атомной электростанции (1954 г.). Через три года со стапелей сошло первое в мире судно с атомной энергетической установкой - ледокол "Ленин". Сегодня в мире действует большое количество объектов с ядерными установками,вырабатывающими электрическую и тепловую энергию, приводящими в движение надводные и подводные корабли, работающими в научных целях.

Меньше чем за полувековую историю развития ядерной энергетики произошли две крупных аварии на АЭС с тяжелыми последствиями. Первая - в 1979 г. в США, вторая - в 1979 г. в СССР. А всего в 14 странах мира произошли более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности и опасности.

Если такая частота катастроф сохранится в ближайшем будущем, то это будет означать, что к началу XXI века на АЭС мира, которых к тому времени будет более 500, возникнут еще три чрезвычайные ситуации. Следует отметить, что это только прогноз и поэтому будем надеяться, что при правильной эксплуатации ядерных энергетических установок этого не произойдет.

Для аварий на АЭС характерно следующее: во-первых, происходит радиоактивное заражение атмосферы и местности легколетучими радионуклидами (йод, цезий и стронций), а во-вторых, цезий и стронций обладают длительными периодами полураспада - до 30 лет. При этом значительная часть продуктов деления ядерного топлива находится в парообразном и аэрозольном состоянии и, попадая в организм человека, вызывает внутреннее облучение, которое представляет опасность для жизни. Кроме того, при радиоактивном заражении местности из сферы хозяйственной деятельности человека надолго исключаются большие территории как сельскохозяйственного, так и промышленного назначения.



Трагическая хроника атомной эпохи (по отечественным и зарубежным публикациям)

12 декабря 1952 года. Канада, штат Онтарио, Чолк-Ривер, АЭС NRX

Первая в мире серьезная авария на атомной электростанции. Техническая ошибка персонала привела к перегреву и частичному расплавлению активной зоны. Тысячи кюри продуктов деления попали во внешнюю среду а около 3800 кубических метров радиоактивно загрязненной воды было сброшено прямо на землю, в мелкие траншеи неподалеку от реки Оттавы. В составе команды, занимавшейся экологической очисткой территории станции, работал будущий президент США Джимми Картер, тогда ядерный инженер военно-морского флота (The Careless Atom, 1969).

5 октября 1966 года. США, штат Мичиган, г.Ньюпорт, АЭС «Энрико Ферми»

Авария в системе охлаждения экспериментального ядерного реактора вызвала частичное расплавление активной зоны. Персонал успел вручную остановить его. Потребовалось полтора года, чтобы вновь запустить реактор на полную мощность (Let the Facts Speak, 1992).

17 октября 1969 года. Франция, АЭС «Сант-Лаурен»

При перегрузке топлива на работающем реакторе оператор ошибочно загрузил в топливный канал не тепловыделяющую сборку а устройство для регулирования расхода газов. В результате расплавления пяти тепловыделяющих элементов около 50 килограммов расплавленного топлива попало внутрь корпуса реактора. Произошел выброс радиоактивных продуктов в окружающую среду. Реактор был остановлен на один год (Соловьев, 1992; Weaver, 1995).

20 марта 1975 года. США, штат Алабама, г.Декатур, АЭС «Брауне Ферри»

Пожар на одной из крупнейших американских атомных электростанций, продолжавшийся 7 часов и причинивший прямой материальный ущерб в 10 млн долларов. Два реакторных блока были выведены из строя более чем на год, что принесло дополнительные убытки еще в 10 млн долларов. Причиной возникновения пожара стало несоблюдение мер безопасности при работах по герметизации кабельных вводов, проходивших через стену реакторного зала. Проверку этой работы осуществляли самым примитивным способом; по отклонению пламени горящей стеариновой свечи. В результате произошло воспламенение материалов изоляции кабельных отверстий, а затем огонь проник в помещение реакторного зала. Потребовались большие усилия, чтобы вывести реактор на безаварийный режим и ликвидировать пожар (Савельев, 2003; List of nuclear accidents, 2004).

30 ноября 1975 года. СССР, г.Сосновый Бор, Ленинградская АЭС

Произошла авария с выбросом большого количества радиоактивных веществ. Причиной её послужило расплавление нескольких тепловыделяющих элементов в одном из технологических каналов, что привело к частичному разрушению активной зоны реактора первого энергоблока. Во внешнюю среду было выброшено 1,5 млн Ки радиоактивности. Жители прилегающих территорий не были оповещены об опасности. Это был инцидент третьего уровня по шкале INES (Медведев, 1989; Беллуна, 2004).

5 января 1976 года. Чехословакия, г.Ясловске-Богунице, АЭС «Богунице»

Случилась авария, связанная с перегрузкой топлива. При обширной утечке «горячего» радиоактивного газа погибли два работника станции. Аварийный выход, через который они могли бы покинуть место ЧС, был заблокирован (чтобы «предотвратить частые случаи воровства»). Население относительно аварийного выброса радиоактивности предупреждено не было (Let the Facts Speak, 1992).

22 февраля 1977 года. Там же

Авария при загрузке ядерного топлива на первом энергоблоке станции. Со свежей тепловыделяющей сборки не было удалено защитное покрытие, в результате произошли ее частичное расплавление, разрыв технологического канала и утечка тяжелой воды. Дальнейшее быстрое повышение влажности в системе первого контура привело к повреждению тепловыделяющих элементов в активной зоне реактора и загрязнению этого контура продуктами деления. Оказались также поврежденными внутрикорпусные устройства реактора.

После этой аварии было принято решение прекратить эксплуатацию станции, поскольку ремонт оборудования для восстановления ее работоспособности был признан слишком затратным. В 2004 году жители города Ясловске-Богунице предъявили иск к государству и потребовали возместить им ущерб, причиненный аварией на АЭС в 1977 году, в сумме 50 млн евро. Свои требования выставил и муниципалитет города. Его специалисты посчитали, что авария привела к резкому падению цен на землю и отрицательно сказалась на сельскохозяйственной деятельности в этой местности (List of nuclear accidents, 2004).

31 декабря 1978 года. СССР, Свердловская область, пос.Заречный, Белоярская АЭС

Пожар на втором энергоблоке АЭС, возникший от падения плиты перекрытия машинного зала на маслобак турбогенератора. Выгорел весь контрольный кабель. Реактор оказался без контроля. При подаче в него аварийной охлаждающей воды переоблучились восемь человек (Кузнецов, 2000).

28 марта 1979 года. США, штат Пенсильвания, г.Харрисбург, АЭС «Три-Майл Айленд»

Крупнейшая авария в истории ядерной энергетики США. В результате серии сбоев в работе оборудования и ошибок операторов на втором энергоблоке АЭС произошло расплавление 53 процентов активной зоны реактора. Случившееся напоминало «эффект домино». Сначала испортился водяной насос. Затем из-за прекратившейся подачи охлаждающей воды урановое топливо расплавилось и вышло за пределы оболочек тепловыделяющих сборок. Образовавшаяся радиоактивная масса разрушила большую часть активной зоны и едва не прожгла корпус реактора. Если бы это случилось, последствия были бы катастрофичны. Однако персоналу станции удалось восстановить подачу воды и снизить температуру. Во время аварии около 70 процентов радиоактивных продуктов деления, накопленных в активной зоне, перешло в теплоноситель первого контура. Мощность экспозиционной дозы внутри корпуса, в который были заключены реактор и система первого контура, достигла 80 Р/ч. Произошел выброс в атмосферу инертного радиоактивного газа - ксенона, а также йода. Кроме того, в реку Саскугана было сброшено 185 кубических метров слаборадиоактивной воды. Из района, подвергшегося радиационному воздействию, эвакуировали 200 тыс. человек. В наибольшей степени пострадали жители округа Дофин, проживавшие вблизи АЭС. Серьезные негативные последствия имела задержка на два дня решения об эвакуации детей и беременных женщин из 10-километровой зоны вокруг АЭС. Работы по очистке второго энергоблока, почти полностью разрушенного в результате аварии, заняли целых 12 лет и обошлись в 1 млрд долларов, что фактически обанкротило компанию - владельца станции (The Report of the President's Commission, 1979; Staff Reports to The President's Commission, 1979; The Greenpeace Book of the Nuclear Age, 1989; The Tribune-Review, 2004).

8 марта 1981 года. Япония, префектура Фукуи, г.Цугура, АЭС «Цугура»

Утечка около 4 тыс. галлонов высокорадиоактивной воды сквозь трещину в дне здания, где хранились отработавшие тепловыделяющие сборки. 56 работников были подвергнуты при этом радиоактивному облучению. Всего за период с 10 января по 8 марта 1981 года произошли четыре подобные утечки. При аварийно-восстановительных работах повышенное облучение получили 278 работников АЭС (Let the Facts Speak, 1992).

15 октября 1982 года. СССР, г.Медзамор, Армянская АЭС

Взрыв генератора на первом энергоблоке Армянской АЭС. Машинный зал серьезно пострадал от пожара. Большая часть персонала в панике покинула станцию, оставив реактор без надзора. Прибывшая самолетом с Кольской АЭС оперативная группа помогла операторам, оставшимся на своём рабочем месте, спасти реактор (Медведев, 1989; Calendar of Nuclear Accidents, 1996).

27января 1984 года. СССР, г.Энергодар, Запорожская АЭС

Пожар на первом энергоблоке в период подготовки его к пуску. После самовозгорания одного из блоков реле огненный вал в течение 18 часов метался по 50-метровой кабельной шахте. Как выяснилось, причиной пожара стало использование на станции полихлорвиниловой изоляции, которая воспламенялась, плавилась и, обрываясь, поджигала пучки кабелей на нижних отметках. Выгорела вся начинка шахты: свыше 4 тыс. блоков управления, 41 электродвигатель, 700 километров различных кабелей. После этого случая на всех строящихся в СССР блоках АЭС стали пользоваться кабелем только с несгораемой изоляцией (Гаев, 1999).

27 июня 1985 года. СССР, Балаковская АЭС

При «горячей обкатке» первого энергоблока без загрузки топлива произошел разрыв трубопровода и 300-градусный пар стал поступать в помещение, где работали люди. Погибли 14 человек. Авария случилась из-за ошибочных действий малоопытного персонала (Медведев, 1989; Кузнецов, 2000). авария атомный станция чернобыльский

26 апреля 1986 года. СССР, Украина, Киевская область, г.Припять, Чернобыльская АЭС

Крупнейшая радиационная катастрофа в мировой истории (событие седьмого уровня по международной шкале INES). В 1 час 23 минуты 49 секунд (по московскому времени) на четвёртом блоке Чернобыльской АЭС при проведении проектных испытаний одной из систем обеспечения безопасности прозвучало два мощных взрыва, разрушивших часть реакторного блока и машинного зала. Тротиловый эквивалент этих взрывов оценивается величиной около 100-250 тонн тротила. В период с 26 апреля по 10 мая 1986 года, когда разрушенный реактор был окончательно заглушён, по официальной информации, в атмосферу было выброшено около 190 тонн (50 мКи) радиоактивных веществ (примерно 4 процента общей активности топлива в реакторе). По другим оценкам, из реактора было выброшено от 90 до 100 процентов топлива. Загрязнена территория площадью 160 тыс. квадратных километров. Больше всего пострадали северная часть Украины, запад России и Беларусь. Радиоактивные выпадения произошли (в той или иной степени) на территории 20 государств.

От радиационного поражения, полученного при тушении возникшего пожара в ночь аварии, погибли 28 человек (6 пожарных и 22 работника станции), у 208 - диагностирована лучевая болезнь. Примерно 400 тыс. граждан эвакуированы из зоны бедствия. В работах по ликвидации последствий катастрофы принимали участие от 600 тыс. до 800 тыс. человек (200 тыс.-из России). Согласно отчету ООН, количество людей, непосредственно или косвенно пострадавших от аварии на ЧАЭС, составляет 9 млн, из них 3-4 млн - дети. Катастрофа стоила Советскому Союзу в три с лишним раза больше, чем суммарный экономический эффект, накопленный в результате работы всех советских АЭС, эксплуатировавшихся в 1954-1990 годы (IAEA, 1986; Hudson, 1990; Ядерное общество СССР, 1991; UNSCEAR, 2000; Чечеров, 2002).

23 мая 1986 года. Там же

Пожар на аварийном четвёртом энергоблоке Чернобыльской АЭС. Загорание произошло в зоне расположения главных циркуляционных насосов блока. Мощность дозы гамма-излучения в этом месте составляла 50-200 Р/ч. Пожарных подвозили к месту пожара на бронетранспортерах. Из-за высоких уровней радиации тушили его малыми группами - по пять человек. Время работы каждой из них было не более 10 минут. В тушении пожара, который продолжался около 8 часов, приняли участие 268 огнеборцев. Из них 11 человек получили дозы облучения свыше 20 Р семь человек - от 50 до 100 Р (Микеев, 2000; 3 архив ВУЧК-ГПУ-НКВД-КГБ, 2001а).

19 августа 1986 года. Там же

Авария, произошедшая в непосредственной близости от четвёртого аварийного энергоблока Чернобыльской АЭС, - сход с рельсов специального железнодорожного вагона с отработавшим ядерным топливом. Гражданские специалисты не смогли справиться с аварией, и для ее ликвидации были привлечены воины железнодорожных войск Министерства обороны СССР Спустя два дня разрушенный железнодорожный путь восстановили. Затем в течение нескольких часов самоотверженного труда солдат и офицеров 180-тонный вагон с ядерным топливом был поставлен на железнодорожные рельсы и вывезен с территории аварийной атомной станции. Уровни радиации на месте проведения работ составляли 1-1,5 Р/ч (Шевченко, 1998).

9 декабря 1986 года. США, штат Вирджиния, г.Сарри, АЭС «Сарри»

В результате прорыва трубопровода второго контура произошел выброс 120 кубических метров перегретых радиоактивных воды и пара. Восемь работников АЭС попали под кипящий поток. Четверо из них скончались от полученных ожогов. Причина аварии - коррозионный износ трубопровода, который привёл к уменьшению толщины стенок трубы (с 12 до 1,6 мм) (Riccio, 1988; Перечень аварий, 1996).

21 января 1987 года. СССР, г.Сосновый Бор, Ленинградская АЭС

Несанкционированное увеличение мощности реактора, приведшее к расплавлению 12 тепловыделяющих элементов, загрязнению активной зоны цезием-137 и выходу радиоактивных веществ за пределы АЭС (Яблоков, 2000).

19 октября 1989 года. Испания, г.Ванделлос, АЭС «Ванделлос»

Крупнейшая авария в истории атомной энергетики Испании (событие третьего уровня по шкале INES). Пожар на первом энергоблоке АЭС. Из-за внезапной остановки одной из турбин произошли перегрев и разложение смазочного масла. Образовавшийся при этом водород взорвался, что и стало причиной возгорания турбины. Поскольку на станции не работала система автоматического пожаротушения, были вызваны пожарные подразделения соседних городов, находившихся в том числе на расстоянии до 100 километров от атомной электростанции. Борьба с огнём продолжалась более 4 часов. За это время серьезно пострадали системы энергоснабжения турбин и охлаждения реактора. Работавшие на станции пожарные рисковали жизнью. Они не знали расположения и функций её объектов, не были знакомы с планом аварийных действий на АЭС. Применяли для тушения электрических систем воду вместо пены, что могло привести к поражению их электрическим током. Кроме того, людей не предупредили о риске работы в зонах с повышенным уровнем радиации. Так через три года после Чернобыля пожарные, уже в другой стране, стали заложниками опасной ситуации на атомной станции. К счастью, на этот раз никто из них сильно не пострадал (WISE News Communique, 1989).

9 февраля 1991 года. Япония, о.Хонсю, префектура Фукуи, АЭС «Михама»

Авария на атомной электростанции в 320 километрах к северо-западу от Токио. Из-за разрыва трубы произошла утечка 55 тонн радиоактивной воды из системы охлаждения реактора второго энергоблока. Радиоактивного загрязнения персонала и местности не было отмечено, но инцидент считался в то время самой серьезной аварией на японских АЭС (Хронология аварий, 1999)

11 октября 1991 года. Украина, Киевская область, г.Припять, Чернобыльская АЭС

В результате короткого замыкания в электрокабеле произошел пожар в машинном зале второго энергоблока. Как и при аварии на четвёртом блоке ЧАЭС в апреле 1986 года, развитие пожара стимулировало использование при её строительстве горючих материалов: термопластобетона, рубероида и битума. Были разрушены девять пролетов крыши, выведено из строя турбинное оборудование (Яблоков, 2000).

22 декабря 1992 года. Россия, Свердловская область, пос.Заречный, Белоярская АЭС

Авария при перекачке жидких радиоактивных отходов на спецводоочистку Из-за халатности персонала было затоплено помещение обслуживания насосов, а затем около 15 кубических метров радиоактивных отходов вытекло по специальной дренажной сети в водоем-охладитель. Суммарная активность цезия-137, попавшего в него, - 6 мКи. Инцидент третьего уровня по международной шкале INES (Кузнецов, 2000).

2 февраля 1993 года. Россия, Мурманская область, пос. Полярные Зори, Кольская АЭС

Во время урагана в энергосистеме «Колэнерго» были повреждены высоковольтные линии электропередачи и произошла потеря внешних источников электропитания Кольской АЭС. Персоналу станции не удалось запустить аварийные дизельные установки первого и второго энергоблоков. В течение 1 часа 40 минут эти блоки оставались без энергии (Отраслевой отчет, 2001).

25 июля 1996 года. Украина, г.Нетешин, Хмельницкая АЭС

Авария третьего уровня по шкале INES. Произошел выброс радиоактивных продуктов в помещения станции. Один человек погиб (List of nuclear accidents, 2004).

10 апреля 2003 года. Венгрия, Paks, АЭС «Paks»

Во время плановых ремонтных работ на втором энергоблоке АЭС произошел выброс в атмосферу инертных радиоактивных газов и радиоактивного йода. Причина - повреждение топливных сборок при проведении химической очистки их поверхности в специальном контейнере. Авария третьего уровня по шкале INES (Reuters, 2003; Аварии на АЭС, 2005).

4 июля 2003 года. Япония, префектура Фукуи, Ядерный комплекс «Фуген»

На заводе по переработке радиоактивных отходов ядерного комплекса в 350 километрах к западу от города Токио произошел взрыв, повлекший за собой пожар. Экспериментальный ядерный реактор мощностью 165 МВт, заглушённый в марте 2003 года, этим происшествием не был затронут (Аварии на АЭС, 2005).

20 мая 2004 года. Россия, Ленинградская область, г. Сосновый Бор, Ленинградская АЭС

Аварийная остановка реактора четвёртого энергоблока АЭС и выброс радиоактивного пара. Причина - несанкционированное нажатие аварийной кнопки в операционном зале четвёртого энергоблока. Пострадавших не было; в течение 2 часов облако пара двигалось по направлению к населенному пункту Капорье (Аварии на АЭС, 2005).

9 августа 2004 года. Япония, о.Хонсю, префектура Фукуи, АЭС «Михама»

Авария на АЭС, расположенной в 320 километрах к западу от Токио. Из лопнувшей трубы второго контура системы охлаждения третьего энергоблока вырвалась струя пара с температурой 270° и обварила рабочих, которые находились в турбинном зале. Четыре человека погибли, 18 - серьезно пострадали (lzvestia.ru, 2004; RBC.ru, 2004).

25 августа 2004 года. Испания, г.Ванделлос, АЭС «Ванделлос»

Крупная утечка радиоактивной воды из системы охлаждения реактора второго энергоблока АЭС. По заявлению Испанского совета по радиационной безопасности, это наиболее серьезная авария на этой АЭС со времени пожара в 1989 году (WISE/NIRS Nuclear Monitor, 2005).



Катастрофа на Чернобыльской АЭС

Чернобыльская авамрия -- разрушение 26 апреля 1986 года четвёртого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции, расположенной на территории Украины (в то время -- Украинской ССР). Разрушение носило взрывной характер, реактор был полностью разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. Авария расценивается как крупнейшая в своём роде за всю историю ядерной энергетики, как по предполагаемому количеству погибших и пострадавших от её последствий людей, так и по экономическому ущербу. На момент аварии Чернобыльская АЭС была самой мощной в СССР. 31 человек погиб в течение первых 3-х месяцев после аварии; отдалённые последствия облучения, выявленные за последующие 15 лет, стали причиной гибели от 60 до 80 человек. 134 человека перенесли лучевую болезнь той или иной степени тяжести, более 115 тыс. человек из 30-километровой зоны были эвакуированы. Для ликвидации последствий были мобилизованы значительные ресурсы, более 600 тыс. человек участвовали в ликвидации последствий аварии.

В отличие от бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, взрыв напоминал очень мощную «грязную бомбу» -- основным поражающим фактором стало радиоактивное заражение. Радиоактивное облако от аварии прошло над европейской частью СССР, Восточной Европой и Скандинавией. Примерно 60 % радиоактивных осадков выпало на территории Белоруссии.

Чернобыльская авария стала событием большого общественно-политического значения для СССР, и это наложило определённый отпечаток на ход расследования её причин. Подход к интерпретации фактов и обстоятельств аварии менялся с течением времени, и полностью единого мнения нет до сих пор.



Хронология событий

На 25 апреля 1986 года была запланирована остановка 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС для очередного планово-предупредительного ремонта. Во время таких остановок обычно проводятся различные испытания оборудования, как регламентные, так и нестандартные, проводящиеся по отдельным программам. В этот раз целью одного из них было испытание так называемого режима «выбега ротора турбогенератора», предложенного проектирующими организациями в качестве дополнительной системы аварийного электроснабжения. Режим «выбега» позволял бы использовать кинетическую энергию ротора турбогенератора для обеспечения электропитанием питательных (ПЭН) и главных циркуляционных насосов (ГЦН) в случае обесточивания собственных нужд станции. Однако данный режим не был отработан или внедрён на АЭС с РБМК. Это были уже четвёртые испытания режима, проводившиеся на ЧАЭС. Первая попытка в 1982 году показала, что напряжение при Испытания должны были проводиться на мощности 700--1000 МВт (тепловых) 25 апреля 1986 года. Примерно за сутки до аварии (к 3ч 47 мин. 25 апреля) мощность реактора была снижена примерно до 50 % (1600 МВт). В соответствии с программой, отключена система аварийного охлаждения реактора. Однако дальнейшее снижение мощности было запрещено диспетчером Киевэнерго. Запрет был отменён диспетчером в 23 часа. Во время длительной работы реактора на мощности 1600 МВт происходило нестационарное ксеноновое отравление. В течение 25 апреля пик отравления был пройден, началось разотравление реактора. К моменту получения разрешения на дальнейшее снижение мощности оперативный запас реактивности (ОЗР) возрос практически до исходного значения и продолжал возрастать. При дальнейшем снижении мощности разотравление прекратилось, и начался снова процесс отравления.

В течение примерно двух часов мощность реактора была снижена до уровня, предусмотренного программой (около 700 МВт тепловых), а затем, по неустановленной причине, до 500 МВт. В 0 ч 28 мин при переходе с системы локального автоматического регулирования (ЛАР) на автоматический регулятор общей мощности (АР) оператор (СИУР) не смог удержать мощность реактора на заданном уровне, и мощность провалилась (тепловая до 30 МВт и нейтронной до нуля). Персонал, находившийся на БЩУ-4, принял решение о восстановлении мощности реактора и (извлекая поглощающие стержни реактора) через несколько минут добился начала её роста и в дальнейшем -- стабилизации на уровне 160--200 МВт (тепловых). При этом ОЗР непрерывно снижался из-за продолжающегося отравления. Соответственно стержни ручного регулирования (РР) продолжали извлекаться.

После достижения 200 МВт тепловой мощности были включены дополнительные главные циркуляционные насосы, и количество работающих насосов было доведено до восьми.

Согласно программе испытаний, четыре из них, совместно с двумя дополнительно работающими насосами ПЭН, должны были служить нагрузкой для генератора «выбегающей» турбины во время эксперимента. Дополнительное увеличение расхода теплоносителя через реактор привело к уменьшению парообразования. Кроме этого, расход относительно холодной питательной воды оставался небольшим, соответствующим мощности 200 МВт, что вызвало повышение температуры теплоносителя на входе в активную зону, и она приблизилась к температуре кипения.

В 1:23:04 начался эксперимент. Из-за снижения оборотов насосов, подключённых к «выбегающему» генератору, и положительного парового коэффициента реактивности (см. ниже) реактор испытывал тенденцию к увеличению мощности (вводилась положительная реактивность), однако в течение почти всего времени эксперимента поведение мощности не внушало опасений.

В 1:23:39 зарегистрирован сигнал аварийной защиты АЗ-5 от нажатия кнопки на пульте оператора. Поглощающие стержни начали движение в активную зону, однако вследствие их неудачной конструкции и заниженного (не регламентного) оперативного запаса реактивности реактор не был заглушён. Через одну-две секунды был записан фрагмент сообщения, похожий на повторный сигнал АЗ-5. В следующие несколько секунд зарегистрированы различные сигналы, свидетельствующие о быстром росте мощности, затем регистрирующие системы вышли из строя.

О первопричине неконтролируемого разгона реактора высказываются несколько различных мнений. Указывается, что таковой мог стать «концевой эффект», отключение «выбегающих» главных циркуляционных насосов или иные события. Аварийный разгон сопровождался звуковыми эффектами (периодические удары с нарастающей амплитудой), мощными ударами, отключением света (включилось аварийное освещение). Стержни АЗ остановились, не пройдя и половины пути.По различным свидетельствам, произошло от одного до нескольких мощных ударов (большинство свидетелей указали на два мощных взрыва), и к 1:23:47--1:23:50 реактор был полностью разрушен.

Причины

Причины, связанные с плохой организацией технологии эксплуатации:

· установка фактически не соответствовала действовавшим нормам безопасности во время проектирования и даже имела небезопасные конструктивные особенности;

· недостаточный анализ безопасности;

· недостаточное внимание к независимому рассмотрению безопасности;

· регламенты по эксплуатации надлежащим образом не обоснованы в анализе безопасности;

· недостаточный и неэффективный обмен важной информацией по безопасности, как между операторами, так и между операторами и проектировщиками;

· недостаточное понимание персоналом аспектов их станции, связанных с безопасностью;

· неполное соблюдение персоналом формальных требований регламентов по эксплуатации и программы испытаний;

· недостаточно эффективный режим регулирования, оказавшийся не в состоянии противостоять требованиям производственной необходимости;

· общая недостаточность культуры безопасности в ядерных вопросах как на национальном, так и на местном уровне.

Причины, связанные с недостатками самого реактора:

· Техническое обоснование безопасности не содержало перечня отступлений от норм и правил и мер по компенсации этих отступлений, техническое описание и эксплуатационная документация, которой руководствовался в своих действиях персонал, не могла быть адекватной фактическим характеристикам реактора -- нарушение 3.1.6. ПБЯ-04-74.

· Конструкция реактора, ядерно-физические и теплогидравлические характеристики активной зоны реактора предопределили наличие положительных парового и мощностного коэффициентов реактивности для режима стационарных перегрузок реактора РБМК-1000, при этом не была «обеспечена и особо доказана ядерная безопасность» при таких коэффициентах ни для работы на номинальном уровне мощности, ни для промежуточных уровней мощности от минимально-контролируемой до номинальной. Это также не было сделано для переходных и аварийных режимов. Таким образом, реактор РБМК-1000 из-за ошибочно выбранных его разработчиками физических и конструктивных параметров активной зоны представлял собой систему динамически неустойчивую по отношению к возмущению как по мощности, так и по паросодержанию, которое, в свою очередь, зависело от многих параметров состояния реактора -- нарушение 3.2.2. ПБЯ-04-74.

· Для ряда важнейших параметров, нарушение которых 26.04.86 г. (персоналом) разработчики реактора считали критическими для возникновения и развития аварии, не были предусмотрены проектом ни аварийные, ни предупредительные сигналы, что является нарушением статьи 3.1.8. ПБЯ-04-74.

· СУЗ РБМК-1000 не отвечала требованиям статьи 3.3.1. ПБЯ-04-74 в условиях реально существовавших эффектов реактивности и конструкции стержней СУЗ.

· Просчёты разработчиков реактора в определении эффектов реактивности, учёт которых был необходим при проектировании СУЗ, предопределил невыполнение требований статьи 3.3.5. ПБЯ-04-74.

· Требования статьи 3.3.21. ПБЯ-04-74 в проекте не выполнены (отсутствие быстродействующей аварийной защиты).

· При имевших место характеристиках реактора и СУЗ возрастание мощности реактора при срабатывании АЗ-5 в определенных условиях могло быть столь значительным, что при достижении аварийных уставок АЗМ и АЗС ядерная реакция уже не могла быть остановлена без значительного повреждения ТВЭЛ`ов, что при малой способности реактора к сбросу пара из реакторного пространства предопределяет его возможное разрушение. Поэтому при разрыве более одного ТК мог произойти «отрыв» верхней плиты реактора, схемы «Е» и последующий выход из строя всей системы ввода стержней СУЗ в активную зону реактора и даже вывод (выброс) стержней СУЗ из активной зоны, что ведёт к вводу положительной реактивности, а не к быстрому и надежному гашению цепной реакции -- нарушение 3.3.26. ПБЯ-04-74.

· Была выбрана такая конструкция стержней СУЗ, при которой органы воздействия на реактивность не предотвращали образование локальных критических масс в активной зоне реактора, поскольку в силу своей конструкции не перекрывали по высоте всю активную зону -- нарушение 3.3.28. ПБЯ-04-74.

· Алгоритм действия аварийной защиты разработчиками реактора обосновывался с точки зрения эффективности работы АЭС в энергосистеме, а не с точки зрения обеспечения ядерной безопасности, для чего, собственно, и предназначена аварийная защита -- нарушение 3.3.29. ПБЯ-04-74.

Долговременные последствия

В результате аварии из сельскохозяйственного оборота было выведено около 5 млн га земель, вокруг АЭС создана 30-километровая зона отчуждения, уничтожены и захоронены (закопаны тяжёлой техникой) сотни мелких населённых пунктов.

Перед аварией в реакторе четвёртого блока находилось 180--190 тонн ядерного топлива (диоксида урана). По оценкам, которые в настоящее время считаются наиболее достоверными, в окружающую среду было выброшено от 5 до 30 % от этого количества. Некоторые исследователи оспаривают эти данные, ссылаясь на имеющиеся фотографии и наблюдения очевидцев, которые показывают, что реактор практически пуст. Следует, однако, учитывать, что объём 180 тонн диоксида урана составляет лишь незначительную часть от объёма реактора. Реактор в основном был заполнен графитом; считается, что он сгорел в первые дни после аварии. Кроме того, часть содержимого реактора расплавилась и переместилась через разломы внизу корпуса реактора за его пределы.

Кроме топлива, в активной зоне в момент аварии содержались продукты деления итрансурановые элементы -- различные радиоактивные изотопы, накопившиеся во время работы реактора. Именно они представляют наибольшую радиационную опасность. Большая их часть осталась внутри реактора, но наиболее летучие вещества были выброшены наружу, в том числе:

· Все благородные газы, содержавшиеся в реакторе;

· примерно 55 % иода в виде смеси пара и твёрдых частиц, а также в составе органических соединений;

· цезий и теллур виде аэрозолей.

Суммарная активность веществ, выброшенных в окружающую среду, составила, по различным оценкам, до 14 Ч 10¹⁸ Бк (14 ЭБк), в том числе

· 1,8 ЭБк иода-131,

· 0,085 ЭБк цезия-137,

· 0,01 ЭБк стронция-90 и

· 0,003 ЭБк изотопов плутония;

· на долю благородных газов приходилось около половины от суммарной активности.

Загрязнению подверглось более 200 000 кмІ, примерно 70 % -- на территории Белоруссии, России и Украины. Радиоактивные вещества распространялись в виде аэрозолей, которые постепенно осаждались на поверхность земли. Благородные газы рассеялись в атмосфере и не вносили вклада в загрязнение прилегающих к станции регионов. Загрязнение было очень неравномерным, оно зависело от направления ветра в первые дни после аварии. Наиболее сильно пострадали области, в которых в это время прошёл дождь. Большая часть стронция и плутония выпала в пределах 100 км от станции, так как они содержались в основном в более крупных частицах. Иод и цезий распространились на более широкую территорию.

Относительный вклад различных изотопов в радиоактивное загрязнение после аварии

С точки зрения воздействия на население в первые недели после аварии наибольшую опасность представлял радиоактивный иод, имеющий сравнительно малый период полураспада (восемь дней) и теллур. В настоящее время (и в ближайшие десятилетия) наибольшую опасность представляют изотопы стронция и цезия с периодом полураспада около 30 лет. Наибольшие концентрации цезия-137 обнаружены в поверхностном слое почвы, откуда он попадает в растения и грибы. Загрязнению также подвергаются насекомые и животные, которые ими питаются. Радиоактивные изотопы плутония и амерция сохранятся в почве в течение сотен, а возможно и тысяч лет, однако их количество невелико. Тем не менее некоторые эксперты считают, что проблемы, связанные с загрязнением трансурановыми элементами, требуют дополнительного изучения. В результате бета-распада Pu-241 на радиоактивно загрязнённых территориях происходит образование америция-241. В настоящее время вклад Am-241 в общую альфа-активность составляет 50 %. Рост активности почв, загрязнённых трансурановыми изотопами, за счёт Am-241 будет продолжаться до 2060 г. и его вклад составит 66,8 %. В частности, в 2086 году альфа-активность почвы на загрязнённых плутонием территориях Республики Беларусь будет в 2,4 раза выше, чем в начальный послеаварийный период.

В городах основная часть опасных веществ накапливалась на ровных участках поверхности: на лужайках, дорогах, крышах. Под воздействием ветра и дождей, а также в результате деятельности людей, степень загрязнения сильно снизилась и сейчас уровни радиации в большинстве мест вернулись к фоновым значениям. В сельскохозяйственных областях в первые месяцы радиоактивные вещества осаждались на листьях растений и на траве, поэтому загрязнению подвергались травоядные животные. Затем радионуклиды вместе с дождём или опавшими листьями попали в почву, и сейчас они поступают в сельскохозяйственные растения, в основном, через корневую систему. Уровни загрязнения в сельскохозяйственных районах значительно снизились, однако в некоторых регионах количество цезия в молоке всё ещё может превышать допустимые значения. Это относится, например, к Гомельской и Могилевской областям в Белоруссии, Брянской области в России, Житомирской и Ровненской области на Украине.

Значительному загрязнению подверглись леса. Из-за того, что в лесной экосистеме цезий постоянно рециркулирует, а не выводится из неё, уровни загрязнения лесных продуктов, таких как грибы, ягоды и дичь, остаются опасными. Уровень загрязнения рек и большинства озёр в настоящее время низкий. Однако в некоторых «замкнутых» озёрах, из которых нет стока, концентрация цезия в воде и рыбе ещё в течение десятилетий может представлять опасность.

Загрязнение не ограничилось 30-километровой зоной. Было отмечено повышенное содержание цезия-137 в лишайнике и мясе оленей в арктических областях России, Норвегии, Финляндии и Швеции.

В 1988 году на территории, подвергшейся загрязнению, был создан радиационно-экологический заповедник. Наблюдения показали, что количество мутаций у растений и животных хотя и выросло, но незначительно, и природа успешно справляется с их последствиями. С другой стороны, снятие антропогенного воздействия положительно сказалось на экосистеме заповедника и влияние этого фактора значительно превысило негативные последствия радиации. В результате природа стала восстанавливаться быстрыми темпами, выросли популяции животных, увеличилось многообразие видов растительности.

Катастрофа в Три-Майл Айленд

Три-Майл Айленд (англ. Three Mile Island -- трёхмильный остров) -- название места, в котором расположена атомная электростанция, на которой 28 марта 1979 года произошло частичное расплавление активной зоны ядерного реактора. Остров расположен на реке Саскуэханна, недалеко от Гаррисберга (Пенсильвания, США).До Чернобыльской аварии, случившейся через семь лет, авария на АЭС «Три-Майл Айленд» считалась крупнейшей в истории мировой ядерной энергетики и до сих пор считается самой тяжёлой ядерной аварией в США.

Хронология и причины

На АЭС «Три-Майл Айленд» использовались водо-водяные реакторы с двухконтурнойсистемой охлаждения. На станции эксплуатировались два энергоблока, авария произошла на блоке номер два (TMI-2).События начали развиваться с того, что 28 марта 1979 года примерно в 4:00 отказал насос во втором контуре системы охлаждения. Автоматически включился резервный насос, однако он оказался отсечён от контура охлаждения клапанами, которые были по ошибке закрыты во время проверок, проводившихся незадолго до аварии. Так как отвод тепла от первого контура прекратился, в нём стало расти давление и открылся предохранительный клапан, сбрасывающий пар в специальную ёмкость, где он конденсировался, а конденсат накапливался. После того как давление снизилось, клапан должен был закрыться, но этого не произошло. На пульте оператора горела лампочка, показывающая, что клапан закрыт, хотя, на самом деле, она сигнализировала лишь о том, что на клапан подан сигнал на закрытие. Никакого контроля реального состояния клапана не было предусмотрено. Пар продолжал выходить и уровень теплоносителя в реакторе понижался.

Через две минуты после отказа насоса автоматически включилась аварийная система подачи воды в первый контур. Эта система часто срабатывала ложно, поэтому её включение не вызвало беспокойства. Ещё примерно через две с половиной минуты оператор отключил аварийную подачу воды. Приборы на пульте показывали, что уровень воды в реакторе повышается. На самом деле, датчик уровня давал неправильные показания из-за неудачной конструкции.

Через 8 минут после начала развития аварийной ситуации оператор заметил, что клапаны резервного насоса во втором контуре закрыты и открыл их. Второй контур теперь работал нормально, но из первого продолжалась утечка теплоносителя через открытый предохранительный клапан.

Через 1 час 20 минут после начала событий в насосы первого контура стал попадать пар и в них началась кавитация, затем они отключились.

Примерно через 2 часа 15 минут уровень воды понизился настолько, что верхняя часть активной зоны обнажилась и начала плавиться. Кроме того, в результате паро-циркониевой реакции, начал образовываться водород, который вместе с паром выходил через предохранительный клапан и накапливался под контайментом.

Через 2 часа 20 минут, оператор из новой смены заметил, что датчик на выходе предохранительного клапана показывает необычно высокую температуру и закрыл резервный предохранительный клапан. К этому времени утечка составила более 250 тыс американских галлонов (950 тыс литров). Часть радиоактивной воды вылилась в помещения станции, так как ёмкость, в которой она накапливалась переполнилась.

Через 2 часа 30 минут датчики впервые зафиксировали повышение уровня радиации в помещениях станции.

Примерно через 7 часов, операторы включили подачу воды в первый контур.

Через 9 часов взорвался водород, накопившийся под контайментом. Это не вызвало разрушений и даже не было замечено операторами.

Через 15 часов 50 минут были включены насосы в первом контуре и температура активной зоны стала снижаться. К этому времени примерно треть топлива расплавилась.



Последствия

Хотя ядерное топливо частично расплавилось, оно не прожгло корпус реактора и радиоактивные вещества, в основном, остались внутри. По разным оценкам, радиоактивность благородных газов, выброшенных в атмосферу составила от 2,5 до 13 миллионов кюри (480 Ч 1015 Бк), однако выброс опасных нуклидов, таких как иод-131, был незначительным. Территория станции также была загрязнена радиоактивной водой, вытекшей из первого контура. Было решено, что в эвакуации населения, проживавшего рядом со станцией нет необходимости, однако губернатор Пенсильвании посоветовал покинуть пятимильную (8 км) зону беременным женщинам и детям дошкольного возраста. Средняя эквивалентная доза радиации для людей живущих в 10-мильной (16 км) зоне составила 8 миллибэр (80 мкЗв) и не превысила 100 миллибэр (1 мЗв) для любого из жителей. Для сравнения, восемь миллибэр примерно соответствуют дозе, получаемой при флюорографии, а 100 миллибэр равны одной трети от средней дозы, получаемой жителем США за год за счёт фонового излучения.

Было проведено тщательное расследование обстоятельств аварии. Было признано, что операторы допустили ряд ошибок, которые серьёзно ухудшили ситуацию. Эти ошибки были вызваны тем, что они были перегружены информацией, часть которой не относилась к ситуации, а часть была просто неверной. После аварии были внесены изменения в систему подготовки операторов. Если до этого главное внимание уделялось умению оператора анализировать возникшую ситуацию и определять, чем вызвана проблема, то после аварии подготовка была сконцентрирована на выполнении оператором заранее составленных технологических процедур. Были также улучшены пульты управления и другое оборудование станции. На всех атомных станциях США были составлены планы действий на случай аварии, предусматривающие быстрое оповещение жителей в 10-мильной зоне.

Работы по устранению последствий аварии были начаты в августе 1979 года и официально завершены в декабре 1993. Они обошлись в 975 миллионов долларов США. Была проведена дезактивация территории станции, топливо было выгружено из реактора. Однако, часть радиоактивной воды впиталась в бетон контейнмента и эту радиоактивность практически невозможно удалить. Эксплуатация другого реактора станции (TMI-1) была возобновлена в 1985 году.

Размещено на Allbest.ru

...