Авария в Уиндскейле. Уиндскейл. Аэс уиндскейл в ядерном комплексе Селлафилд

• Название: Аэс уиндскейл в ядерном комплексе Селлафилд
• Анкор: Авария в Уиндскейле
• Дата: 05.05.2022
• Размер: 26.99 Kb.
• Имя файла: Уиндскейл.docx
• Тип: Документы; #514363

10 октября 1957 года на АЭС Уиндскейл в ядерном комплексе Селлафилд на северо-западе Великобритании произошла крупная радиационная авария. Уровень аварии соответствовал пятому уровню по международной шкале ядерных событий (INES) и стала крупнейшей аварией в истории атомной энергетики Великобритании.

 крупная радиационная авария, произошедшая 10 октября 1957 года на одном из двух реакторов атомного комплекса «Селлафилд», в графстве Камбрия на Северо-Западе Англии.

В результате пожара в графитовом реакторе с воздушным охлаждением для производства оружейного плутония произошёл крупный (550-750 TБк) выброс радиоактивных веществ. Авария соответствует 5-му уровню по международной шкале ядерных событий (INES) и является крупнейшей в истории ядерной индустрии Великобритании.

Два реактора были спешно построены в рамках проекта британской атомной бомбы и запущены соответствтенно в октябре 1950 года и июне 1951 года. АЭС Уиндскейл, которая занималась производством оружейного плутония, проходила плановая программа отжига графитовой кладки. По обычной программе нейтроны бомбардируют графит и вносят изменения в его кристаллическую структуру, тем самым вызывая аккумулирование энергии в графите. Отжиг заключается в восстановлении нормальной структуры графита, путем отключения газоохлаждаемого контура и, как следствие, повышения температуры в реакторе.

 Причины

    Авария  произошла при выполнении программы  планового отжига графитовой кладки. Во время нормальной эксплуатации реактора нейтроны, бомбардирующие графит, приводят к изменению его кристаллической структуры. Это вызывает аккумулирование энергии в графите (энергия Вигнера). Процесс контролируемого отжига использовался для восстановления структуры графита и высвобождения этой энергии. Для его инициации выключали газодувки охлаждающего контура, в результате чего реактор разогревался до температуры, при которой начинала выделяться аккумулированная в графите энергия. Из-за конструктивных особенностей Уиндскейлского реактора при этом остаются зоны не отожжённого графита, поэтому разогрев нужно производить повторно. Из-за отсутствия контрольно-измерительных приборов и ошибок персонала процесс вышел из-под контроля. В результате слишком большого энерговыделения металлическое урановое топливо в одном из топливных каналов вступило в реакцию с воздухом и загорелось.

    Хронология  событий

   

Чтобы согласиться на договор о ядерном оружии с Соединенными Штатами , британцы должны были продемонстрировать, что они технологически равны им. Завод Виндскейл был построен для производства плутония для первой британской атомной бомбы . После успешного взрыва атомной бомбы Соединенные Штаты разработали и испытали термоядерную бомбу , для которой требовался тритий . У британцев не было возможности производить тритий, и они решили использовать реакторы Виндскейла. Тритий можно производить в ядерных реакторах с помощью нейтронной активации лития-6 .. Для этого процесса требовались более высокие температуры, чем те, которые требуются для производства плутония, и было решено уменьшить размер охлаждающих ребер (оставив в общей сложности примерно 500 000 отдельных ребер) алюминиевых топливных картриджей. Наконец, тритий был произведен за счет того, что конструкция установки первого поколения Виндскейла вышла за ее пределы и с уменьшенным запасом прочности в эксплуатации. После успешного производства первой партии трития в блоке 1 тепловая проблема была сочтена незначительной, и началось полномасштабное производство, но, подняв температуру реактора выше расчетных значений, ученые изменили нормальное распределение тепла в активной зоне, что привело к горячие точки для развития в блоке 1. Ученые не оценили эти пики тепла, поскольку термопары, используемые для измерения температуры активной зоны, были расположены в соответствии с исходной схемой распределения тепла и не измеряли самые горячие части реактора, что приводило к ложно оптимистичным показаниям.

7 октября 1957 года операторы начали цикл отжига для Виндскейл Стек 1, установив охлаждающие вентиляторы на низкий уровень мощности и стабилизировав реактор на малой мощности. На следующий день, чтобы запустить процесс отжига, операторы увеличили мощность реактора. Когда выяснилось, что идет процесс отжига, вставили регулирующие стержни .в активной зоне для остановки реактора, но было видно, что выделение вигнеровской энергии происходило не во всей активной зоне, а иссякало преждевременно. Операторы снова удалили управляющие стержни, чтобы применить второй повторный ядерный нагрев и завершить процесс отжига. Поскольку термопары не были расположены в самых горячих частях активной зоны, операторы не знали, что некоторые области были значительно более горячими, чем другие. Предполагается, что этот и второй перегрев стали решающими факторами пожара, хотя точная причина остается неизвестной. Официальный отчет предполагает, что урановый патрон сломался и заржавел, что привело к дальнейшему перегреву и пожару.но более свежий отчет предполагает, что это мог быть патрон изотопа магния / лития. Все, что можно было увидеть на приборах, — это небольшое повышение температуры, чего и следовало ожидать при выбросе энергии Вигнера.

 Первый  сигнал о нарушении в работе (повышение  радиоактивности воздуха в 10 раз) был получен 10 октября в 11:00 от пробоотборника воздуха, находящемся на большом  расстоянии (около 800 м) от активной зоны. Анализ образцов воздуха рядом со реакторным зданием подтвердил выброс радиоактивности.

Температура в активной зоне, которая должна была постепенно падать по мере прекращения выделения вигнеровской энергии, стала вести себя неоднозначно по показаниям контрольной аппаратуры, но дополнительно термопара показывала, что температура в активной зоне не уменьшалась, а росла . Чтобы помочь охладить реактор, поток воздуха был увеличен. Это подпитывало огонь большим количеством кислорода и выносило радиоактивный материал в дымоход и фильтрующие галереи. Именно тогда рабочие в диспетчерской поняли, что приборы радиационного контроля, контролирующие радиацию на вершине стволов дымоходов, дают высшие показания. В соответствии с письменными процедурами бригадир объявил ЧП.

    В 16:30 визуальный осмотр топливных каналов  установил, что многие твэлы (тепловыделяющие  элементы) раскалились докрасна (1400 °C), выгрузить их не удалось из-за распухания и заклинивания в каналах. Несмотря на самоотверженные действия операторов, которые выгружали топливные элементы из каналов, прилегающих к зоне возгорания, к вечеру огонь перекинулся на 150 каналов, содержащих около 8 тонн урана. В ночь с 10 на 11 октября предпринимались безуспешные попытки охладить активную зону с помощью углекислого газа. В итоге в 8:55 11 октября реактор затопили водой, осознавая при этом риск возможного взрыва. В результате в 3:20 12 октября реактор был переведён в холодное состояние.

Операторы попытались осмотреть реактор дистанционным сканером, но он заблокировался. Том Хьюз, заместитель командира органа управления реактором, предложил лично осмотреть реактор, поэтому он и еще один оператор прошли к загрузочной стороне реактора, одетые в защитную одежду. С топливного канала сняли контрольную заглушку рядом с термопарой, которая регистрировала высокие температуры, и тогда операторы увидели, что топливо раскалено докрасна от жары.

Как сказал Том Хьюз в более позднем интервью , была вытащена инспекционная заглушка , и мы, к своему ужасу, увидели четыре топливных канала, светящихся темно-вишнево-красным цветом .

Не было никаких сомнений в том, что реактор горел уже почти 48 часов . Менеджер реактора Том Туохи надел полное защитное снаряжение и автономный дыхательный аппарат и поднялся на 24 метра на вершину здания реактора, где он остановился над крышкой реактора, чтобы осмотреть заднюю часть этого разряда. лицо. Там он сообщил о приглушенном красном свечении, освещающем зазор между задней частью реактора и задней частью здания содержания.. В топливных каналах на стороне нагнетания тлели раскаленные топливные патроны. За время инцидента он несколько раз возвращался на крышу защитной оболочки реактора, после чего вспыхнул сильный пожар на разгрузочной поверхности и в задней части железобетонной защитной оболочки — бетонной конструкции, характеристики которой требовали, чтобы температура ниже определенного уровня, чтобы предотвратить его распад и разрушение.

Операторы не знали, как бороться с огнем. Сначала они попытались потушить пламя, включив вентиляторы на полную мощность и усилив охлаждение, но это подлило масла в огонь. Том Хьюз и его коллега уже пытались создать брандмауэр , удалив часть не поврежденных во время пожара кассет с горючим, а Том Туохи предложил попробовать убрать часть непосредственно из очага пожара, ударив по расплавленным кассетам жердями лесов. из реактора в бассейн выдержкичто было позади. Это оказалось невозможным, поскольку топливные стержни не могли двигаться независимо от приложенной силы. Столбы отдернули раскаленными концами, а один из них вытащил раскаленный и с него капал расплавленный металл. Хьюз знал, что это должен быть расплавленный облученный уран, который вызвал серьезные проблемы с радиацией в грузовом лифте.

Углекислый газ

Затем операторы попытались потушить огонь с помощью углекислого газа . Новые газоохлаждаемые реакторы Колдер Холла только что получили 25 тонн жидкой двуокиси углерода, которая была выпущена в загрузочную поверхность Виндскейл Стек 1, но возникли проблемы с доставкой ее в огонь в эффективных количествах. Огонь был настолько горячим, что истощил кислород из углекислого газа, который можно было применить.

Использование воды

Утром в пятницу 11 октября, когда пожар был самым сильным, загорелись одиннадцать тонн урана. Температура была экстремальной (термопара зарегистрировала 1300°C), и биологическая защитная оболочка вокруг разрушенного реактора была на грани разрушения. Чтобы противостоять кризису, операторы решили использовать воду. Это было рискованно, так как расплавленный металл окисляется при контакте с водой, вытягивая кислород из молекул воды и оставляя свободный водород , который может смешаться с поступающим воздухом и взорваться, разрушив и без того ослабленную защитную оболочку. Ввиду отсутствия альтернатив операторы решили продолжить реализацию плана. Около десятка пожарных рукавових подвели к загрузочной стороне реактора; Шланги были отрезаны, шланги привязаны к столбам лесов и вставлены в топливные каналы примерно на метр выше очага возгорания. Туохи снова подполз к верхней части щита реактора и скомандовал включить воду, внимательно прислушиваясь к смотровым отверстиям на наличие признаков водородной реакции по мере увеличения давления. Вода не смогла потушить пожар, поэтому пришлось принимать дополнительные меры.

Затем Том Туохи приказал всем выйти из здания реактора, кроме себя и начальника пожарной охраны , с идеей отключить весь охлаждающий и вентиляционный воздух, поступающий в реактор. Затем Туохи несколько раз поднимался наверх и докладывал, что языки пламени, вырывающиеся из выпускного забоя, медленно затухают. Во время одного из осмотров он обнаружил, что смотровые крышки, снятые с помощью металлического крючка для облегчения обзора разгрузочной поверхности активной зоны, были склеены отсосом. Он сообщил, что это произошло потому, что огонь всасывал воздух отовсюду, где только мог.

Вода продолжала течь через реактор еще 24 часа, пока реактор полностью не остыл.

Сам бак реактора остается герметичным после аварии и до сих пор содержит около 15 тонн уранового топлива. Считалось, что оставшееся топливо может снова воспламениться при обращении с ним из-за присутствия пирофорного гидрида урана , образовавшегося в результате первоначального затопления водой. Последующие исследования, проведенные в рамках процесса дезактивации, исключили эту возможность. Окончательный вывод реактора из эксплуатации запланирован на 2037 год.

Наибольший  вклад в результирующую активность выброса был внесён радиоактивным 131I (иод-131), , вызывающий рак щитовидной железы по расчётам порядка 20 тыс. Кюри (740 ТБк). Долгосрочное загрязнение определилось 137Cs (цезий-137), 800 Кюри (30 ТБк).Рабочие, участвовавшие в устранении аварии не получили доз, превышающих в 10 раз годовую норму облучения.

11 тонн урана сгорело за время пожара, на расстоянии 500 км уже к вечеру наблюдалось повышение фона радиации в 20 раз. За несколько дней радиоактивное облако достигло границ Норвегии и накрыло ее. 

 Выброс радиоактивных продуктов в атмосферу продолжался в течение приблизительно 24 часов через сбросовую трубу высотой 125 м. В основном это были радиоактивный нуклид ¹³³Хе (1,2 · 10¹⁶ Бк) и летучие элементы ¹³¹I (7,4 · 10¹⁴ Бк), ¹³⁷Cs (2,2 · 10¹³  Бк), ¹⁰Ро (8,8 · 10¹² Бк), ¹⁰⁶Ru (3 · 10¹² Бк), ⁹⁰Sr (7 · 10¹⁰ Бк), ⁸⁹Sr (3 · 10¹² Бк), ¹³²Te (4,4 · 10¹⁴ Бк) и ²³⁵Pu (1,6 · 10⁹ Бк) [11]. На основе радиографического обследования фильтровальной бумаги и других материалов, выставленных для определения радиоактивных выпадений, было установлено, что основная масса радиоактивного иода имела газообразную форму или адсорбировалась очень тонкими частицами [12]. Было также обнаружено небольшое количество частиц рассеянного оксида урана. На основе анализа проб пыли, отобранных с помощью обычных промышленных фильтров, было прослежено движение радиоактивного облака в восточном направлении: в Моле (Бельгия), во Франкфурте (Германия) и Суле (Норвегия).

Что касается атмосферных выпадений, то средняя скорость выпадения ¹³¹I в северной и южной частях терри­тории Англии составила соответственно 0,30 и 0,11 см/с. Скорости выпадения ¹³⁷Cs и ¹⁰³Ru не превысили 15 % от скорости иода. Наблюдалось отчетливо выраженное выпадение иода на возвышенных участках [12, 13]. Вынос ¹³¹I и ¹³⁷Cs с травяного покрова сразу после аварии происходил с периодами полувыведения соответственно 13 и 10 суток, однако с ноября этот процесс для ¹³⁷Cs и других изотопов значительно замедлился [14].

Первый реакторный цех был окончательно потушен только через много часов. Большинство радионуклидов были задержаны находившимися в трубе фильтрами, но часть из них вырвалась в воздух и распространились по всей территории страны. После пожара загрязненные фильтры были удалены из трубы, а сам он был запломбирован сверху.

Наземная съемка аэрозольного вещества в окрестностях Уиндскейла выявила след выпадения более крупных радиоактивных частиц на расстоянии 4 км к юго-юго-востоку от места аварии. Частицы размером от 20 до 500 мкм имели β-активность от 37 до 4,81 · 10³ Бк для одной частицы. Результаты анализа проб питьевой воды из водоемов и водостоков показали, что концентрации ¹³¹I и других радионуклидов не превысили максимально допустимых значений, разрешенных Международной комиссией по радиологической защите (ICRP).

Эвакуация жителей в окрестности не производилась

Были изучены пробы таких продуктов, как картофель, капуста, турнепс и салат на содержание радионуклида ⁹⁰Sr. Установлено, что в закрытой зоне и за ее пределами на расстоянии 3,2 и 12,8 км к юго-востоку от Уиндскейла содержание ⁹⁰Sr на 1 г кальция в картофеле составило 4,81 и 0,93 Бк, в турнепсе 5,55 и 1,48 Бк соответственно. В пробах капусты содержание ⁹⁰Sr было более низким [13]. Ни один из выявленных уровней загрязнения не представлял собой какой-либо опасности. Анализ проб щитовидной железы овец на содержание ¹³¹I через 10 дней после аварии также показал, что в районе Лондона концентрация ¹³¹I не превысила 5,18 · 10²–5,5 I. Самый высокий уровень содержания ¹³¹I (5,18 · 10⁴ Бк/л) в молоке был обнаружен 13 октября 1957 г. на ферме в 16 км от Уинд­скейла непосредственно на пути следования радиоактивного облака. На потребление молока были наложены ограничения по критическому уровню 3,7 · 10³ Бк/л, которые действовали с 14 октября по 23 ноября 1957 г. При этом концентрация ¹³⁷Cs в том же молоке не превышала 3,7 · 10² Бк/л. Для оценки последствий аварии в Уиндскейле были рассчитаны для Европы коллективная доза для щитовидной железы и коллективная эффективная доза, которые составили соответственно величины 2,6 · 10⁴ и 2 · 10³ чел.-Зв [11, 15].

На 6 недель была остановлена продажа молока с близлежащих ферм на расстоянии до 30 километров от АЭС.

Национальная комиссия Великобритании по радиологической защите установила, что около 30 смертей от заболевания раком могли произойти по причине аварии в Уиндскейл. Другие оценки увеличивают число заболеваний раком от этого инцидента до 200 человек.

В современных реактора на АЭС перестали использовать металлическое ядерное топливо, так как металл имеет более низкую температуру плавления.

 Детерминированные эффекты³ у персонала отсутствовали, никто не получил дозу, близкую к уровню, превышающему в десять раз установленный предел годовой дозы облучения всего тела для работников.

    После аварии производился контроль поступающего в продажу молока, из находящихся  поблизости ферм его продажа была запрещена в течение 6 недель, в течение месяца молоко с прилегающих 500 км² уничтожалось..

    Последствия аварии изучались Национальной комиссией  по радиологической защите. По сделанной  комиссией оценке, среди населения  могло произойти около 30 дополнительных смертей от заболевания раком (0,0015% прироста смертности от рака), то есть за время, в течение которого могут произойти эти 30 смертей, среди подвергшихся облучению людей по статистике умерло бы около 1 млн человек.

Обследование в 2010 году работников, непосредственно участвовавших в ликвидации аварии, не выявило значимых долговременных последствий для здоровья

Часть топливных стержней удалось восстановить, а биозащиту реактора загерметизировать и оставить нетронутой. В реакторе осталось около 6700 поврежденных твэлов и 1700 поврежденных огнем изотопных кассет. Поврежденная активная зона реактора была еще немного горячей из-за продолжающихся в ней ядерных реакций. ^[ 15 ] Стек Windscale 2, хотя и не пострадал в результате пожара, был сочтен слишком небезопасным для дальнейшего использования. Вскоре он был закрыт. С тех пор реакторы с воздушным охлаждением не строились. Окончательное восстановление поврежденного реакторного топлива было запланировано на начало 2008 г. и рассчитано на четыре года.

Комиссия по расследованию правительства Великобритании собралась под председательством Уильяма Пенни с 17 по 25 октября 1957 года. Ее отчет («Отчет Пенни») был направлен президенту Управления по атомной энергии Великобритании и лег в основу представленного правительственного документа . в парламент в ноябре 1957 года. Сам отчет был доставлен в Управление государственных архивов в январе 1988 года. Пересмотренная стенограмма была доставлена ​​​​в 1989 году, продолжая работу по улучшению транскрипции исходных записей.

Пенни сообщил 26 октября 1957 г., через 16 дней после тушения пожара , и пришел к четырем выводам:

Основной причиной аварии стал второй ядерный перегрев 8 октября, примененный слишком рано и слишком быстро.

Шаги, предпринятые для ликвидации аварии, когда она была обнаружена, были быстрыми и эффективными и продемонстрировали значительную преданность долгу со стороны всех .

Меры, принятые для ликвидации последствий аварии, были адекватными, и не было никакого непосредственного ущерба здоровью гражданских лиц или рабочих Виндскейла . Маловероятно, что могут возникнуть какие-либо вредные последствия. Но в отчете резко критиковались технические и организационные недостатки.

Требовалась более подробная техническая оценка, которая привела бы к организационным изменениям, более четкому определению ответственности за здоровье и безопасность и более точному определению пределов дозы облучения.

Те, кто был непосредственно вовлечен в события, испытали облегчение от вывода Пенни о том, что предпринятые шаги были быстрыми и эффективными и что они продемонстрировали значительное самоотречение. роль, которую он сыграл в предотвращении полной катастрофы, они не были полностью признаны.Тохи умер 12 марта 2008 года, так и не получив никакого общественного признания за свои усилия.

Сайт Виндскейл был дезактивирован и все еще используется. Часть сайта была позже переименована в Селлафилд после передачи BNFL . В настоящее время вся площадка принадлежит Управлению по снятию с эксплуатации ядерных установок .

В современных реактора на АЭС перестали использовать металлическое ядерное топливо, так как металл имеет более низкую температуру плавления.

https://ruwiki.press/es/Incendio_de_Windscale