Характеристики некоторых наиболее опасных нуклидов выброса

Нуклид	Доля общей активности выброса, %	Периоды полураспада и био- логического полувыведения	Орган, в котором преимущественно накапливается
		8,05 суток	120 суток (из щитов.жел.)	Щитовидная железа
Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.		2 года	70 суток	Все тело, мышечная ткань
		30 лет
	4,0	50,5 суток	50 лет	Костная ткань
	4,0	28 лет

Несмотря на то, что при проектировании и разработке инструкций по эксплуатации стараются предусмотреть все воображаемые отклонения от нормального рабочего режима АЭС, тем не менее невозможно сделать вероятность аварии равной нулю, так как АЭС является техническим комплексом большой сложности. Поэтому возможные аварийные ситуации учитываются уже на этапе проектирования и разрабатываются системы обеспечения безопасности, которые выполняют следующие основные функции: остановку реактора, отвод остаточного тепловыделения, ограничение распространения радиоактивных веществ.

С этой целью обычно рассматривают проектную аварию и максимальную проектную аварию (МПА). МПА (другое название – гипотетическая авария) предусматривает выход из первого контура паро-водяной смеси с радиоактивными веществами вследствие разрушения оболочки ТВЭЛов, разрыва магистрального трубопровода и других ситуаций. Пар с РВ выходит в атмосферу из здания аварийного реактора через вентиляционную трубу высотой 80-150 м.

Для проектных аварий (включая и МПА) рассматриваются возможные

цепочки событий (включая и ошибки персонала) от исходного состояния до конечного и на основе этого предусматривается специальная защита. Все защитные и локализующие системы станции рассчитываются на случай МПА.

Радиоактивное загрязнение атмосферы и местности при гипотетической аварии существенно отличается в случае аварии на одноконтурных (РБМК) и двухконтурных (ВВЭР) ядерных реакторах.

Гипотетическая авария на одноконтурном ядерном реакторе типа РБМК-1000 сопровождается выходом пароводяной смеси с РВ в атмосферу через вентиляционную трубу высотой 150 метров. Основной выход происходит в течение 20 минут и практически завершается за 1 час. За это время выходят все РВ, которые находятся в парообразном состоянии в зазорах аварийных ТВЭЛов: это радиоактивные благородные газы (РБГ) активностью 10¹⁸ Бк, радиоизотопы йода активностью 10¹⁸ Бк и радиоизотопы цезия активностью 5∙10¹⁵ Бк.

Паровое облако с РВ за счет высокой скорости истечения из вентиляционной трубы поднимается над нею на несколько десятков метров и распространяется по направлению и со скоростью среднего ветра на высоте перемещения облака.

Основное влияние на распространение радиоактивного облака и характер радиоактивного заражения атмосферы и местности будут оказывать направление и скорость ветра, а также степень вертикальной устойчивости атмосферы. На поверхности земли формируется относительно правильная (типа эллипса) зона загрязнения вследствие гравитационного оседания РВ.

Гипотетическая авария на двухконтурном ядерном реакторе типа ВВЭР-1000 характеризуется длительным (до 9 суток) выходом пара с радионуклидами в атмосферу через вентиляционную трубу.

Прочный корпус ядерного реактора и защитная оболочка реактора с первым контуром удерживают РВ внутри корпуса реактора, выход их в атмосферу примерно в 10 раз меньше, чем при гипотетической аварии на РБМК-1000. Сравнительно небольшой выход РВ при гипотетической аварии на ВВЭР-1000 приводит к тому, что независимо от метеоусловий радиоактивное заражение местности не выходит за пределы тридцатикилометровой зоны АЭС.

Форма зон радиоактивного заражения при аварии на реакторе ВВЭР-1000 может быть не только эллипсообразной, но и кольцевой вокруг АЭС с выступами-эллипсами по тем направлениям изменяющегося с течением времени ветра, когда имел место повышенный выход РВ из реактора.

Авария с разрушением ядерного реактора – это непредвиденная ава-

рийная ситуация. Она может быть следствием событий, связанных с множественными наложениями отказов оборудования, которые сопровождаются неправильными действиями операторов. Такие аварии относятся к запроектным.

В развитии крупной аварии на АЭС различают три стадии.

Первая – выброс смеси газообразных продуктов из реактора, их последующее истечение и перенос ветром. В образующемся при этом облаке и его шлейфе преобладают радиоактивные благородные газы (изотопы криптона и ксенона), изотопы йода (в основном йод-131), а также содержатся продукты деления: цезий-137, стронций-89,90. Облако за счет короткоживущих изотопов является мощным источником гамма-излучения и распространяется на небольшой высоте (менее 1 км).

На этом этапе основные пути облучения: 1) внешнее облучение от радиоактивных веществ (РВ) в факеле воздушного выброса, от РВ в облаке, от выпавших из факела на землю РВ и от РВ на загрязненной кожной поверхности; 2) внутреннее облучение вследствие вдыхания загрязненного РВ воздуха.

Вторая стадия – постепенное гравитационное оседание РВ на землю и формирование следа загрязнения на местности. Поскольку в радиоактивном облаке велико содержание мелких частиц с размером до 1 мкм, оседание которых длится сутки и недели, они разносятся ветром на сотни и тысячи километров от АЭС. При длительном истечении РВ из аварийного реактора ветер может неоднократно менять направление, в результате чего зона загрязнения может иметь форму круга с несколькими выступами-лепестками. Основную опасность на этом этапе представляет внешнее облучение, обусловленное выпавшими на землю РВ и внутреннее облучение вследствие вдыхания загрязненного воздуха и потребления загрязненных продуктов и воды.

Третий этап – это воздействие сформировавшегося радиоактивного загрязнения местности, основную опасность представляют находящиеся в почве радиоактивные изотопы цезия-137 (период полураспада 30 лет) и стронция-90 (период полураспада 28 лет). Облучение – внешнее и внутреннее. Внешнее – от загрязненной местности, внутреннее – вследствие поступления в организм РВ по “молочной” и “мясной” пищевым цепочкам.

Примером аварии с разрушением ядерного реактора является авария на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года. До аварии ядерный реактор работал около 3 лет без замены ядерного горючего. В момент аварии на энергоблоке произошло несколько тепловых взрывов, которые разрушили ядерный реактор и здание, где он находился, а также произошел мгновен-

ный выброс парогазового радиоактивного образования и продуктов разрушения здания на высоту около 2 км. Потом произошло загорание графита и его горение происходило в течение двух недель. В процессе горения происходило интенсивное выпаривание радиоактивных веществ из разрушенного реактора, выход их из зоны аварии и распространение в окружающей среде под влиянием ветра. Попытки прекратить выход РВ в атмосферу из зоны аварии путем сброса на аварийный реактор около 5000 т различных негорючих материалов успеха не имели. По официальным данным при аварии на Чернобыльской АЭС в атмосферу вышло около 2∙10¹⁸ Бк РВ, т.е. 5 % от всех РВ, находящихся в ядерном реакторе во время аварии.

Анализ результатов моделирования аварии показывает, что выход РВ в атмосферу при разрушении реактора типа РБМК-1000 в мирное время может составлять от нескольких до 25-30 % от всех РВ, содержащихся в нем, а при воздействии обычного или ядерного оружия выход РВ из реактора может достигать 50 %.

Радиоактивное загрязнение при авариях на АЭС отличается от заражения при ядерных взрывах. В обоих случаях источник загрязнения один и тот же – продукты деления урана (или плутония – в ядерных боеприпасах). Отличия обусловлены особенностями радиоизотопного состава продуктов деления в реакторе и характером выхода РВ в атмосферу при аварии.

1. При длительной работе АЭС короткоживущие изотопы распадаются в ТВЭЛах и, в целом, радиоактивные продукты реактора обогащены радионуклидами с большими периодами полураспада по сравнению с продуктами ядерного взрыва. Это приводит к тому, что спад уровней радиации на загрязненной местности происходит значительно медленнее, чем при ЯВ.

2. Радиоактивные продукты, выходящие в атмосферу при аварии на АЭС, обогащены радионуклидами легколетучих элементов - радиоактивные благородные газы, радиоизотопы йода и цезия.

3. Радиоактивные вещества, выходящие в атмосферу при аварии на АЭС, находятся в составе мелкодисперсных аэрозолей, которые чрезвычайно медленно оседают на поверхность земли под действием силы тяжести и разносятся ветром на сотни и даже тысячи км от места аварии. Образование мелкодисперсных аэрозолей обусловлено тем, что РВ, распределенные в парогазовой фазе (в момент взрыва), находятся в молекулярном состоянии (то же самое и при выпаривании их в процессе горения графита) и при остывании в воздухе конденсируются на мелкодисперсной атмосферной пыли.

4. Загрязнение поверхностей мелкодисперсным радиоактивным аэрозолем происходит за счет адсорбции, что обусловливает неравномерность загрязнения – в большей степени заражаются объекты с развитой (пористой) поверхностью – лес, кустарник.

5. При авариях на АЭС радиоактивные продукты переносятся в атмосфере на высотах ниже расположения водонасыщенных облаков и могут вымываться осадками, обусловливая “пятнистость” загрязнения местности – загрязнение носит очаговый характер.

6. Радиоактивное загрязнение объектов при аварии на АЭС носит стойкий характер, т.е. загрязненные поверхности с большим трудом поддаются дезактивации. Это обусловлено большими силами взаимодействия мелкодисперсных частиц с поверхностью (для отрыва частицы размером 0,5 мкм надо приложить силу в 1000 раз большую, чем для отрыва частицы в 20 мкм).

Классификация аварий на АЭС

Аварии на АЭС с выходом радиоактивных веществ в окружающую среду классифицируют по количеству вышедших при аварии РВ, границе их распространения и последствиям для персонала АЭС и населения.

Для единообразной оценки опасности аварий на любой АЭС в любой стране экспертами Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) предложена международная шкала событий на АЭС. Основная цель введения этой шкалы - оперативная выдача информации о радиационно опасных событиях в виде, понятном для населения и общественности всех стран. С 1990 г. эта шкала стала внедряться в России. Предложенная шкала позволяет быстро информировать население собственной страны, компетентные органы других стран и заинтересованные международные организации о масштабе аварии и потенциальной опасности.

События на АЭС, классифицируемые по этой шкале, относятся к радиационной безопасности. Другие события, например, отказы, влияющие на работоспособность генераторов или турбин, должны быть классифицированы вне шкалы. Очень незначительные события, не имеющие значения для безопасности, классифицируются как события ниже уровня шкалы.

Шкала разделена на две большие части, в которых три нижние класса (1-3) относятся к происшествиям (инцидентам), а верхние классы (4-7) – к авариям. Аварии 5, 6, 7-го класса вызваны, как правило, значительным повреждением или разрушением активной зоны реактора.

События на АЭС рассматриваются по трем критериям.

1. Внешние последствия отражают выброс радиоактивных продуктов во внешнюю среду. Это наиболее значимый показатель загрязнения. Более высокий класс аварии соответствует большей ядерной аварии с обширными последствиями для населения и окружающей среды.

2. Внутренние последствия события. Этот показатель изменяется для аварий, начиная с третьего класса, когда может происходить значительное загрязнение поверхностей и облучение персонала, до пятого класса, когда происходит значительное повреждение активной зоны.

3. Ухудшение глубоко эшелонированной защиты рассматривается для аварий с 1-го по 3-й класс, т. е. для происшествий.

Классификация аварий на АЭС по международной шкале МАГАТЭ приведена в табл. 1.15.

Таблица 1.15

Дата добавления: 2014-11-18