2.1 Особенности радиоактивного заражения местности при аварии на аэс с разрушением реактора

Последствия аварий на ядерном реакторе определяются количеством веществ, поступивших из разрушенного реактора в окружающую среду. По масштабам заражения территории возможные аварийные ситуации на АЭС подразделяются на три типа:

л о к а л ь н а я – радиационные последствия ограничены одним зданием или сооружением АЭС;

м е с т н а я – радиационные последствия ограничены территорией промышленной площадки;

о б щ а я а в а р и я - радиационные последствия распространяются за пределы промышленной площадки АЭС.

Авария на АЭС с разрушением реактора может произойти в результате нарушения персоналом станции технологии и правил эксплуатации оборудования или применения по станции боевых средств. С практической точки зрения наибольший интерес представляют последствия разрушения реактора обычными средствами или ядерными боеприпасами. В случае разрушения ядерного реактора с помощью ядерного боеприпаса содержащаяся в реакторе радиоактивность будет добавлена к радиоактивности, создаваемой ядерным взрывом, т.е. будет усилен один из поражающих факторов ядерного оружия – радиоактивное заражение местности; при разрушении реактора обычным оружием радиоактивное заражение выступает в качестве дополнительного поражающего фактора.

Разрушение АЭС обычным оружием может привести к развитию тат называемой максимальной гипотетической аварии (МГА), характеризующейся потерей теплоносителя первого контура охлаждения реактора, полной разгерметизацией тепловыделяющих элементов (твэлов), плавлением активной зоны реактора и даже с последующим испарением продуктов деления в атмосферу.

Количество и радионуклидный состав выброса из разрушенного реактора зависит от типа и характера разрушения реактора, его мощности, режима перегрузок топлива, а также от времени, прошедшего после последней перегрузки. В табл. 1.1 приведены сравнительные данные о количествах наиболее биологически опасных и общих количествах всех радионуклидов, образующихся при ядерном взрыве мощностью q = 1 млн. т и в активной зоне реактора типа РБМК-1000 мощностью N= 1000 МВт (эл.), в котором ежегодно заменяется третья часть тепловыделяющих сборок.

При разрушении такого реактора обычным оружием может быть выброшено в атмосферу около 1/3 радиоактивных продуктов, накопленных в реакторе, что составляет на 1 ч после выброса около 1,5*10⁹ -- 2*10⁹ Ки. Эта активность, приведенная к 1 ч после разрушения реактора, примерно в 100 раз меньше активности продуктов, образующихся при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 1 млн. т. Однако с течением времени, как видно из табл.1.1, радиоактивность, связанная с выбросами на АЭС, превышает остаточную активность продуктов ядерного взрыва. Указанное различие объясняется тем, что расщепление ядер топлива и выделение энергии в реакторе происходит значительно медленнее, чем при ядерном взрыве, и многие радионуклиды образуются задолго до аварии (разрушения) реактора. При этом значительная часть из них (короткоживущие радионуклиды) распадаются и превращаются в стабильные изотопы непосредственно в реакторе. В связи с этим относительное содержание короткоживущих радионуклидов в продуктах, выбрасываемых из реактора при его разрушении, будет намного ниже, чем при ядерном взрыве. Одновременно в процессе работы в его активной зоне происходит накопление долгоживущих радионуклидов и увеличение их относительного содержания в общей смеси. Поэтому спад активности этих продуктов, а, следовательно, и мощности дозы гамма-излучения на зараженной ими местности идет медленнее и с течением времени, как видно из табл. 1.1, радиоактивность продуктов выброса из реактора превышает остаточную активность продуктов ядерного взрыва. Таблица 1.1

Мощности дозы излучения на оси следа облака при разрушении

реактора мощностью 1000 Мвт (эл)

Удаление от АЭС, км	Мощность дозы, мрад/час
	на 1 ч с момента авар.	на 1 сут с мом. аварии
5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100	6200 5800 4600 3800 3100 2500 2100 1750 1450 1250 1050	1300 1150 920 760 640 520 430 360 300 260 220

При этом характер спада мощности дозы гамма-излучения на местности, зараженной продуктами выброса из ядерного реактора, зависит от изотопного состава этих продуктов, от времени, прошедшего после разрушения реактора, и может быть описан выражением

t -0.5

P _т = P₀ (----- )

t₀

где Р₀ и Р - значения мощности дозы гамма-излучения на местности ко времени t ₀ и t после разрушения реактора, рад/ч.

Выражение позволяет по измеренному значению мощности дозы гамма-излучения Р₀ и времени измерения, прошедшего после аварии (разрушения) реактора t, рассчитывать мощность дозы излучения на различное время после аварии. Кроме отмеченной особенности радиоактивного заражения при разрушении ядерного реактора следует выделить то, что при наземном ядерном взрыве радиоактивные вещества вместе с объектом взрыва и частицами вовлеченной в облако взрыва поднимаются на несколько километров над поверхностью земли и распространяются по направлению ветра на большие расстояния. При разрушении же АЭС обычным оружием радиоактивное облако поднимается на небольшую высоту, порядка нескольких сот метров. Поэтому площади зараженных территорий со смертельными дозами излучения (более 400 рад за сутки) будут незначительными по сравнению с масштабами заражения при наземном ядерном взрыве. Но так как в таком облаке содержатся крайне мелкие частицы диаметром около одного или нескольких микрометров, имеющие очень малые скорости гравитационного осаждения, то они могут потоками воздуха разноситься на расстояния до нескольких сот или даже тысяч километров от реактора. В связи с тем что в продуктах газо-аэрозольного выброса преобладают радионуклиды, заражение местности будет носить длительный характер, чем при наземном ядерном взрыве.

В целом следует отметить, что радиационные последствия от разрушения ядерного реактора обычным оружием сопоставимы с радиационными последствиями, складывающимися посла применения ядерного оружия. Однако мощности доз гамма-излучения на зараженной местности в случае разрушения реактора никогда не достигают таких высоких значений, как на следе облака наземного ядерного взрыва, и их значения в течение длительного времени. Таким образом, при разрушении ядерного реактора обычным оружием в отличие от ядерного взрыва радиоактивному заражению подвергается сравнительно небольшая территория с относительно невысокими значениями мощностей доз гамма-излучения, но на очень длительное время.

При длительном пребывании личного состава войск на зараженной территории и потреблении продуктов питания местного производства следует учитывать не только воздействие внешнего гамма-излучения, но и поступление биологически опасных радионуклидов йода-131, цезия-137 и стронция-90 по пищевым цепочкам. При этом короткоживущий йод-131 может представлять опасность только в первые 1-2 мес. В этот период, указанный радионуклид может поступать в организм человека с вдыхаемым воздухом во время прохождения газо-аэрозольного облака продуктов выброса из реактора, а затем – с продуктами питания, главным образом с молоком. Цезий-137 и стронций-90 создают длительное загрязнение продуктов питания местного производства.

При воздействии на АЭС ядерным оружием возможны следующие ситуации:

взрыв ядерного боеприпаса происходит достаточно близко от защитных оболочек реактора, что приводит к полному испарению его активной зоны;

взрыв происходит на небольшом расстоянии от реактора, когда активная зона реактора попадает в зону дробления;

взрыв происходит на значительном расстоянии от реактора, обеспечивающем разрушение его отдельных систем в результате воздействия сейсмической и воздушной ударных волн.

Наиболее сильное радиоактивное заражение местности будет наблюдаться в случае полного испарения активной зоны реактора, когда все содержащиеся в ней радиоактивные вещества вовлекаются в облако взрыва и после их выпадения конфигурация зараженной территории будет такой же, что и после наземного ядерного взрыва. При попадании реактора в зону дробления масштабы радиоактивного заражения будут значительно меньше. Разрушение реактора в результате воздействия сейсмической или воздушной ударных волн по своим радиационным последствиям аналогично применению по нему обычного оружия.

Если к радиоактивности, возникшей от ядерного взрыва, добавляется радиоактивность испарившегося реактора, то до тех пор, пока активность продуктов ядерного взрыва превосходит суммарную активность продуктов деления, выброшенных из реактора, положение зон заражения на местности с различными значениями мощностей доз гамма-излучения практически не будет отличаться от положения зон, образованных после наземного ядерного взрыва. Так как радиоактивные продукты, освобожденные из ядерного реактора, распадаются медленнее, чем продукты мгновенного деления взрыва, то их сочетание приводит к более сильному и радиоактивному длительному заражению местности.

К еще более серьезным радиационным последствиям может привести разрушение ядерным оружием бассейна выдержки отработавшего ядерного горючего или хранилища высокоактивных отходов, накапливающихся на предприятиях ядерно-топливного цикла.

Следует отметить, что в период ведения войны с применением ядерного оружия радиационная опасность, связанная с разрушением объектов ядерно-топливного цикла, вероятно не будет одним из главных поражающих факторов. Однако последующее более длительное действие войск на радиоактивно зараженной территории может привести к тяжелым последствиям, связанным с массовыми радиационными поражениями.