4 АВАРИИ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ

Тяжелые аварии возникают на ядерных установках сравнительно . редкоНаиболее значительные аварии на АЭС представлены в табл. 4.1:

Таблица 4.1 — Тяжелые аварии на АЭС с выбросом радионуклидов в окружающую среду

Место аварии	Дата	Причина	Выброс	Площадь	Эвакуиро-	Погибших
			радиоактивности	загрязне-	ванных
				2
				ния, км
Уиндскэйл,	10 октября	Горение	До 750 ТБк йода-131,	500	—	13 — ?
Англия	1957 г.	графита	до 30 ТБк цезия-137,
			до 3 ТБк стронция-90
Три Майл	28 марта	Расплавление	До 1,1 ТБк йода-131	—	Самоэва-	—
Айленд, штат	1979 г.	активной зоны			куация
Пенсильвани,					(80 000)
США
Чернобыль,	26 апреля	Разгон реактора	1,7.105÷1,8·106 ТБк	25 000	116 000,	31
СССР	1986 г.		йода-131,		около
			2,1÷8,5·104 ТБк		1 млн
			цезия -137,		переселено
			6,8·103÷1,0.104 ТБк
			стронция-90
Фукусима-1,	11 марта	Расплавление	1,3÷2,6·105 ТБк	12 000	125 000 —	3
Япония	2011 г.	активной зоны	йода-131		140 000
			6,1.103÷7,7·105 ТБк
			цезия-137

Последствия: выбросы значительного количества радиоактивных веществ, загрязнение больших массивов территорий, переселение большого числа людей. Главные компоненты ущерба тяжелых аварий — социальные и экономические потери.

4.1 Авария на реакторе в Уиндскейле, 1957 год

Эта авария произошла на одном из реакторов с воздушным охлаждением, построенных для наработки плутония и расположенных на площадках Управления атомной энергетик Соединенного Королевства в Уиндскейле на северо-западном побережье Великобритании. 7

октября 1957 г. реактор останавливался для проведения плановых работ по техническому

обслуживанию	для удаления	энергии, накопившейся в	графите за	счет	смещения	атомов
(энергии Вигнера).
Согласно	принятой	процедуре использовался	ядерный	нагрев	графита	до

температуры, при которой атомы естественным образом перемещались в свое первоначальное положение. При этом процессе высвобождается дополнительная энергия, выделяющаяся в виде тепла. Этого тепла оказывается достаточно для продолжения процесса отжига и по прекращения ядерного нагрева. Однако из-за конструктивных особенностей Уиндскейлского реактора в нем оставались зоны неотожженного графита, для которых требуется вторичный ядерный нагрев.

10 октября операторов насторожили показания датчиков радиоактивности, которые указывали на десятикратное превышение активности над нормальным фоновым уровнем. При

51

визуальном осмотре топливных каналов было обнаружено, что многие топливные элементы раскалены докрасна. Попытки выгрузить их оказались неудачными, поскольку они распухли и были зажаты в топливных каналах. Дальнейшие попытки в ночь с 10 на 11 октября охладить реактор с помощью диоксида углерода также оказались безуспешными. 11 октября для охлаждения перегретого топлива была использована вода. 12 октября активная зона была приведена в холодное состояние.

Поскольку реактор охлаждался воздухом, то радиоактивные вещества, высвободившиеся из поврежденных топливных элементов, были вынесены потоком воздуха через вытяжную трубу. Труба была оборудована системой фильтров. Однако они улавливали только50 % содержащихся в потоке частиц. Кроме того, используемые фильтры были неэффективны для улавливания благородных газов(ксенона и криптона) и летучего йода-131, общая радиоактивность от выброса которого в атмосферу составила около 750 ТБк.

В ходе расследования причин аварии было высказано предположение, что повторный ядерный нагрев был произведен слишком быстро, в результате чего один из топливных элементов был поврежден. Окисление урана в поврежденном элементе и привело к пожару, охватившему также и окружающий графитовый замедлитель. Горение графита дало дополнительную энергию в область активной зоны, окружающей место возникновения пожара, и к вечеру 10 октября огнем было охвачено 150 каналов, содержащих примерно 8 т уранового топлива.

Операторы, чтобы воспрепятствовать распространению огня, выгружали топливные элементы из каналов, прилегающих к зоне возгорания. Когда же для охлаждения каналов решили использовать воду, то шли на осознанный большой риск, связанный с возможностью

взрыва, что увеличило бы масштабы аварии и выброс радиоактивности. Поэтому								при
выполнении этой процедуры на станции было объявлено аварийное положение.
Очевидно, что	этот	ранний	тип	реактора	очень	отличается	от	соврем

энергетических установок. Использование в нем металлического топлива сделало возможным возгорание, в результате чего началось горение графита, поддерживаемое продолжающейся циркуляцией воздуха через реактор. Тем не менее, эта авария представляет особый интерес при анализе безопасности ЯЭУ, поскольку выброс йода был здесь намного больше, чем, например,

при аварии на АЭС Three Mile Island.

Установка на вытяжной трубе фильтров, которые задержали 50 % радиоактивного йода, высвободившийся стронций и цезий помогла существенно ограничить радиоактивности, хотя их конструкция и не позволяла должным образом улавливать летучие продукты деления.

После аварии производился контроль поступающего в продажу мол, покаскольку радиоактивный йод легко проникает в молоко по пищевой цепочке через , травукоторую

поедают коровы. Продажа молока,			поступающего с	ферм из	районов Великобритании,
окружающих Уиндскейл, была прекращена примерно на 6 недель.
Последствия	аварии	в	Уиндскейле	изучались	Национальной	комисс

радиологической защите. Согласно сделанной оценке, среди населения могло произойти около 30 дополнительных смертей от заболевания раком, что составляет 0,0015% прироста смертности от рака. Другими словами, за тот период, когда могут произойти эти 30 летальных

исходов, среди подвергшейся облучению части населения от раковых заболеваний согласно статистике умрет примерно 1 млн. человек.

4.2 Авария на АЭС Three Mile Island (TMI-2), 1979 год

Из всех инцидентов на ядерных объектах наибольшее внимание специалисто общественности привлекла авария, которая произошла в1979 г. на реакторе второго энергоблока АЭС Three Mile Island, расположенной вблизи города Гаррисбург, штат Пенсильвания (США). Эта атомная электростанция состоит из двух энергоблоков с реакторами

52

охлаждаемыми водой под давлением, производства фирмы Babcock and Wilcox, электрической мощностью 961 МВт каждый (рис. 4.1).

РИС 4.1. СХЕМА АЭС ТМА

28 марта 1979 г. произошла остановка конденсатного насоса(16), подающего воду из конденсаторов (14) в турбинный зал. Это привело к остановке главных питательных насосов (18) парогенератора (7), которые были обезвожены. Затем последовала остановка турбины (12). Эта ситуация является обычным нарушением нормального рабочего режима, для ликвидации которого необходимо выполнить соответствующие процедуры, предусмотренные инструкцией по эксплуатации.

На различных этапах аварии происходило частичное или полное обнажение активной зоны. Оценки показали, что максимальная температура топлива достигала примерно2000°С. Сначала, вероятно, произошла перфорация топливной оболочки, а затем, при дальнейшем повышении температуры, реакция циркалой - пар привела к образованию водорода. В конечном итоге, весь циркалой в поврежденной части активной зоны прореагировал, и таблетки топлива остались без оболочек. В результате этого они осыпались и образовали беспорядочную массу. Из-за осыпания материала возросло сопротивление потоку теплоносителя через активную зону (рис. 4.2) и, как было оценено, коэффициент сопротивления потоку для поврежденной зоны в 200 — 400 раз превысил свое нормальное значение.

Очень высокий уровень радиации в реакторном здании после аварии в основном являлся результатом присутствия радионуклидов криптона и ксенона, все радиоактивные изотопы которых, кроме криптона-85 (с периодом полураспада10 лет), короткоживущие. За исключением криптона-85 с радиоактивностью 10000 Ки (370 ТБк), который выпускался из-под защитной оболочки в течение года после аварии, все радиоактивные газы высвободились в первые несколько дней аварии, что привело к заметному(по сравнению с природным фоном) увеличению уровня радиоактивности вокруг АЭС. Однако лишь очень небольшое количество йода, высвободившегося из топлива, проникло за пределы оболочки реактора(только 1,1 ТБк радиоактивности).

53

РИС 4.2. СОСТОЯНИЕ ПОВРЕЖДЕННОЙ АКТИВНОЙ ЗОНЫ TMI - 2

Во время аварии рассматривалась возможность эвакуации населения с территори, непосредственно прилегающей к АЭС, а беременным женщинам и детям было рекомендовано покинуть ее. Однако, в действительности, радиоактивное облучение населения оказалось очень малым и, как было рассчитано, его последствия в будущем, обусловленные возрастанием летальных событий от раковых заболеваний среди местного населения, не смогут быть идентифицированы. Согласно этим оценкам, результатом аварии в последующие 30 лет может быть только один дополнительный летальный исход от раковых заболеваний на фоне обычно ожидаемых 200000 таких случаев, которые произойдут в течение тех же последующих 30 лет.

С точки зрения классификации рабочих режимов, а ария началась как классическое нарушение нормального рабочего режима, которое затем развилось(вследствие заедания разгрузочного клапана (10)) в классическую аварийную ситуацию с малым разрывом в контуре.

Для предотвращения развития аварии следовало ввести в действие системы обеспечен безопасности, однако действия оператора непосредственным образом воспрепятствовали этому.

В результате, ситуация переросла в аварию более крупную, чем предельный аварийный режим, т. е. вышла за рамки максимальной проектной аварии. Тем не менее, реализованный в конструкции АЭС принцип защиты«в глубину» (т. е. концепция множественных барьеров) предотвратил сколько-нибудь серьезный ущерб операторам и населению. Многочисленные

уроки, извлеченные из аварии наTMI-2, привели к внедрению на ядерных энергетических установках дополнительных мер обеспечения безопасности, хотя это и связано с некоторым возрастанием затрат на эксплуатацию.

Назначенная Президентом США Комиссия, расследовавшая причины аварии, пришла к выводу, что непосредственной причиной была ошибка оператора. Среди сопутствующих причин были названы просчеты в подготовке операторов АЭС, недостатки в оборудовании помещения щита управления, а также отношение руководителей ядерной промышленности США к обеспечению безопасности. Была также подвергнута резкой критике Комиссия по ядерному регулированию США.

В результате аварии АЭС получила серьезные повреждения. Для ее возвращения в строй потребовалось более 100 млн. долл. До сих пор еще не принято решения о том, восстановить ли поврежденный реактор и снова вернуть его в эксплуатацию или же демонтировать и захоронить его.

Общий ущерб от аварии превысил 1 млрд.долл.

54