Выбросы и особенности радиоактивного загрязнения местности

Авария, ее развитие и ликвидация

События, приведшие к аварии

Республики Беларусь.

1. Авария на 4-м блоке ЧАЭС произошла 26 апреля 1986 года. Основная причина – маловероятное, никем не предусмотренное сочетание ошибок при эксплуатации энергоблока обслуживающим персоналом. Вместе с тем, авария поучительна для инженеров всех специальностей.

Возникновению аварии способствовал ряд обстоятельств.

Как и предусматривалось планом, 4-й энергоблок готовился к остановке на регулярное техническое обслуживание. Тогда было принято решение воспользоваться отключением реактора, чтобы подтвердить, что в случае потери основного электропитания замедляющая свое вращение турбина может дать необходимую электроэнергию для питания аварийного оборудования и циркуляционных насосов, которые обеспечивают охлаждение активной части реактора до момента включения аварийной дизельной электростанции. Цель этого испытания состояла в том, чтобы определить, можно ли продолжать охлаждение активной части реактора в случае потери основного источника электропитания. Аналогичные испытания проводились в ходе предыдущего отключения реактора, но результаты его оказались неточными, поэтому было принято решение повторить эксперимент. Этот эксперимент в основном был связан с неядерной частью атомного реактора и не был скоординирован со специалистами, отвечающими за безопасность ядерного реактора.

В соответствии с запланированной программой нужно было отключить аварийную систему охлаждения активной части реактора, которая обеспечивает подачу воды для охлаждения ядерного топлива в чрезвычайных обстоятельствах. Хотя последующие события и не были сильно обусловлены этим, отключение вышеуказанной системы в ходе испытания явилось свидетельством небрежного отношения к процедурам безопасности. По мере продолжения процедуры отключения реактора, последний работал примерно в половину мощности, и диспетчер, контролирующий выработку электроэнергии, отказался разрешить дальнейшее уменьшение мощности реактора, потому что требовалась подача дополнительной энергии для основной сети. В соответствии с планируемой программой испытания примерно через час после этого система аварийного охлаждения активной части реактора была отключена, в то время как реактор продолжал работать в половину своей мощности. Только примерно в 23.00 25 апреля диспетчер, контролирующий подачу электропитания, согласился на дальнейшее сокращение мощности реактора.

Для проведения испытания электрической системы реактор должен был быть стабилизирован на уровне, составляющем примерно 1000 термальных мегаватт до отключения, однако ввиду ошибки, которая возникла в ходе эксплуатации, мощность реактора упала до 30 термальных мегаватт, а на этом уровне коэффициент позитивного топлива начинает играть доминирующую роль. Операторы реактора затем пытались поднять мощность до 700-1000 термальных мегаватт путем отключения автоматических регуляторов и высвобождения всех контрольных стержней вручную. И только примерно в час ночи 26 апреля реактор был стабилизирован на уровне, составляющем примерно 200 термальных мегаватт. Хотя в условиях эксплуатации атомного реактора предусматривается норма, в соответствии с которой для сохранения контроля над реактором постоянно должно быть опущено как минимум 30 контрольных стержней, в ходе вышеуказанного испытания в действительности было использовано только 6-8 контрольных стержней. Большинство из этих контрольных стержней были вынуты, для того чтобы компенсировать накопление ксенона, который действовал в качестве вещества, поглощающего нейтроны, и сокращал мощность реактора. По сути дела все это означало, что в случае «вспашки» энергии потребовалось бы примерно 20 секунд для того, чтобы опустить контрольные стержни и отключить реактор. Несмотря на это, было принято решение продолжить программу испытания.

Затем в результате увеличения потока охлаждающей жидкости упало давление пара. Автоматическая система, которая отключает реактор при чрезмерно низком давлении пара, не была задействована. Для сохранения мощности реактора операторы вынуждены были извлечь практически все остающиеся контрольные стержни. После этого реактор стал крайне нестабильным, и операторам приходилось каждые несколько секунд делать корректировки, позволяющие им сохранять постоянную мощность. Примерно в это время операторы сократили поток охлаждающей жидкости, видимо для того, чтобы сохранить давление пара. Одновременно с этим насосы, которые в это время уже питала замедляющая свое действие турбина, начали давать меньший объем охлаждающей жидкости на реактор. Потеря охлаждающей жидкости усугубила нестабильное состояние реактора и увеличила производство пара в каналах охлаждения (позитивный топливный коэффициент), и операторы уже не смогли предотвратить «вспышку» энергии, которая превосходила номинальную мощность реактора примерно в 100 раз

Неожиданное увеличение производства тепла разрушило часть топлива, а мельчайшие раскаленные топливные частицы вступили в реакцию с водой, что привело к паровому взрыву, уничтожившему активную зону реактора. Второй взрыв, происшедший 2 или 3 секунды спустя, только усугубил разрушения.

Следует отметить, что станция имела ряд конструктивных недостатков, связанных с ее безопасной эксплуатацией. Имели место нарушения и в технологии монтажа. Так, часть труб была выполнена не из циркония, а из стали (работы надо было выполнить к очередному съезду КПСС, а труб из циркония не оказалось). При этом каждая из стальных труб была сварена в нескольких местах. Термостойкость стальных труб меньше циркониевых, поэтому при повышении температуры выше нормы они покоробились, исключив возможность регулировать мощность реактора.

2. Авария произошла 26 апреля 1986 года, когда два взрыва уничтожили активную зону четвертого энергоблока, а также разрушили крышу здания реактора. Авария была вызвана комбинацией двух факторов – как дефектами конструкции, так и действиями операторов. В результате двух взрывов произошел выброс как радиоактивных газов, так и раскалённых, крайне радиоактивных частиц в атмосферу. Радиоактивное облако, состоящее из дыма, радиоактивных продуктов деления и частиц топлива, поднялось в воздух на высоту около 1 км. Более тяжелые частицы из этого радиоактивного облака осели на территорию в непосредственной близости от АЭС, а более легкие частицы ветром стало относить к северо-западу от станции.

На развалинах энергоблока 4 начался пожар, который перебросился на крышу соседнего турбинного зала. Пожар был потушен к 5.00 того же дня. Но в это время начал гореть графит, который еще больше разогрел реактор, что явилось причиной дисперсии (раздробленности на частицы) радиоизотопов и продуктов деления, поднявшихся в атмосферу. Выброс продолжался примерно 20 суток, но особенно интенсивно – в первые 10 суток.

Для поглощения нейтронов применялся сброс с вертолетов окиси бора, свинца, а для поглощения тепла и снижения количества выбрасываемых частиц с вертолетов сбрасывали доломит, песок, глину. Однако это не дало результата, а лишь привело к дополнительному выбросу радиоизотопов спустя неделю после аварии.

К 9 мая горение графитовых материалов было остановлено. После этого под реактором был проделан туннель, где жидкий азот позволил остановить цепную реакцию деления разрушенной активной зоны окончательно. Построенный к ноябрю 1986 г. Саркофаг уменьшил радиацию из разрушенного реактора в 100 раз.

3. За весь период после аварии на ЧАЭС специалисты уточняли количество выброшенных из разрушенного реактора радиоактивных веществ.

В соответствии с последними исследованиями на январь 2000 г. Доля выброшенного в атмосферу цезия-137 составила от 20 до 40% на основе усредненной доли выброса от ядерного топлива в 47% с последующим удержанием остатка выброса в здании реактора. Что касается йода-131, то его было выброшено от 50 до 60% активной части реактора. Выброшенные радионуклиды примерно распределились так: Беларусь – 34%, Украина – 20%, Российская федерация – 24%, Европа – 22%.

Первоначальный крупный выброс в основном объяснялся механической фрагментацией топлива во время взрыва. Он содержал в основном более летучие радиоизотопы, такие как благородные газы, различные соединения йода и определенное количество цезия. Второй крупный выброс, происшедший между 7-ми и 10-ми сутками после катастрофы, был связан с высокими температурами, которые возникли в расплавленном топливном ядре.

Резкое уменьшение выбросов через 10 дней после аварии объяснялось быстрым охлаждением топлива по мере того, как остатки топлива прошли через нижний уровень защиты и вступили во взаимодействие с другими материалами в реакторе. После 6 мая выбросы были незначительными.

Химические и физические формы выбросов. Выброс радиоактивных материалов в атмосферу состоял из газов, аэрозолей (взвешенное состояние в жидкости или в воздухе) и топлива, измельченного до микроскопических частиц.

Газообразные элементы, такие как криптон и ксенон, практически полностью оказались выброшенными в атмосферу из ядерного топлива. Помимо того, что йод встречался в газообразной форме и в форме частиц, на месте аварии был также обнаружен органически связанный йод. Всего было выброшено от 50 до 60% йода из реактора в атмосферу. Другие летучие элементы и смеси, такие как цезий и теллур, вместе с аэрозолями были выброшены в воздух отдельно от частиц топлива. Пробы воздуха показали наличие частиц этих элементов размером от 0,5 до 1 мм.

Элементы низкой летучести, такие как церий, цирконий, актиниды и в значительной степени барий и лантан, а также стронций, оказались привязанными к частицам топлива. Более крупные частицы выпали в районе станции, а более мелкие «горячие» частицы были обнаружены на больших расстояниях от места аварии.

Период полураспада изотопов, попавших в выброс в результате чернобыльской аварии (данные за январь 2000 г.).

Короткоживущие радионуклиды: цирконий-95 – 1,4 ч, молибден-99 – 67 ч, теллур-132 – 78 ч, ксенон-33 – 5,3 суток, йод-131 – 8,0 суток, барий-140 – 12,8 суток, церий-141 – 33,0 суток, рутений-103 – 39,6 суток, стронций-89 – 52 суток, кюрий-242 – 163 суток, церий-144 – 285 суток.

Долгоживущие радионуклиды: рутений-106 – 1 год, цезий-134 – 2,0 года, нептуний-239 – 2,4 года, плутоний-241 – 13,2 года, стронций-90 – 28 лет, цезий-137 – 30 лет, плутоний-238 – 86 лет, плутоний-240 – 6580 лет, плутоний-239 – 24400 лет.

Загрязнение территории радионуклидами оказалось неравномерным, так как в течение первых 10 суток выбросы происходили периодически, а ветер неоднократно менял свое направление.

Основной вклад в радиоактивное загрязнение местности Республики Беларусь в первые дни после аварии внесли йод-131, 132, теллур-132, рутений-103, барий-140 и другие короткоживущие радионуклиды. Позже стали доминировать цезий-134 и цезий-137. 25% от общего количества выброшенных радионуклидов составлял йод-131. Практически вся территория Республики Беларусь была загрязнена йодом-131. На отдельных участках территории республики активность йода-131 в почве достигала 37000 кБк/м² (1000 Кu/км²). Являясь бета- и гамма-излучателем, находясь в аэрозольном состоянии, он нанес основной удар по щитовидной железе людям с дефицитом йода. Особенно много пострадало детей (300 000 чел.). Он легко проникает в овощи, ягоды, молоко. Период биологического полувыведения – 138 суток. Другие короткоживущие радионуклиды существенного вклада в облучение людей не внесли. После распада йода-131 (его период полураспада составляет 8,05 суток) и других короткоживущих радионуклидов основными источниками радиоактивного загрязнения местности в Республике Беларусь в настоящее время остались:

– цезий-137 – загрязнил 23% территории республики (46450 км²);

– стронций-90 – загрязнил 10% территории республики (4230 км²);

– плутоний-239 – загрязнил 2% территории республики (430 км²).

На территории республики плутоний-239 выпал только в Брагинском, Светлогорском и Рогачевском районах. Радиационное загрязнение местности в настоящее время создают вышеперечисленные радионуклиды и продукты их распада.

В результате первоначального радиоактивного загрязнения цезием-134, 137, стронцием-90 и плутонием-239 в зонах загрязнения оказалось 3668 населённых пунктов с населением более 2 млн человек, в том числе 500 тыс. детей. Полностью оказались радиоактивно загрязнёнными Гомельская и Могилевская области, 10 районов Минской области, 6 районов Брестской области, 6 районов Гродненской области и 1 район Витебской области.

На территории Республики Беларусь плотность радиоактивного загрязнения составила от 1 до 200 Кu/км². Распределение жителей по зонам на январь 1996 г. составило:

– 1–5 Кu/км² – более 1 млн 400 тыс. человек;

– 5-15 Кu/км² – примерно 700 тыс. человек;

– 15-40 Кu/км² – 120 тыс. человек;

– Более 40 Кu/км² – около 10 тыс. человек.

Из территорий с активностью более 40 Кu/км² после аварии на ЧАЭС население было выселено, но часть из них была снова заселена мигрантами из стран СНГ. Всего было отселено 135 тысяч человек.

1. Зимон А.Д., Пикалов В.К.. Дезактивация

2. Комитет по проблемам последствий катастрофы на ЧАЭС. Национальный

доклад «15 лет после чернобыльской катастрофы: последствия и их

преодоление». Под ред. В.Е. Шевчука, В.Л. Гурачевского, - Мн, 2001

3. Люцко А.М., Ролевич И.В., Тернов В.И. Чернобыль: шанс выжить. – Мн.: Полымя, 1996.

4. Чернобыль десять лет спустя. Радиоактивное воздействие и последствия для здоровья населения. Доклад Комитета по радиационной защите и здравоохранению Агентства по ядерной энергии. – Мн., 1995.

ПОСЛЕДСТВИЯ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ДЛЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Дата добавления: 2014-01-07