Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика

• Название: Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика
• Дата: 22.04.2022
• Размер: 5.76 Mb.
• Имя файла: Total-3-6-new-bolshoy.docx
• Тип: Учебное пособие; #490571
• страница: 36 из 45

Глава 11

АВАРИИ НА ОБЪЕКТАХ ЯДЕРНОЙ ТЕХНИКИ
Содержание
1. Кыштымская авария.

2. Авария на АЭС в Уиндскайле.

3. Авария на АЭС Three Mail Island.

4. Чернобыльская авария.

5. Авария на АЭС ФУКУСИМА-1

6. Международная шкала ядерных событий INES.

7. Требования НРБ-99 по ограничению облучения населения в условиях радиационной аварии.

11.1 Кыштымская авария

29 сентября 1957г. на ПО «Маяк» произошел взрыв хранилища жидких радиоактивных отходов. Причиной по официальной версии явилось нарушение системы охлаждения вследствие выхода из строя средств контроля в одной из емкостей с жидкими РО объемом 300м². Это обусловило саморазогрев 70-80 т высокоактивных отходов, испарение воды, осушение осадка, его разогрев до 300-350°С, образованию некой взрывоопасной смеси и взрыву.

ПО «Маяк» является первым в России предприятием, созданным для производства плутония. Предприятие включало в себя:

• 
  ядерные реакторы для наработки плутония;
  
• 
  радиохимическое производство для его выделения.
  

Технологический процесс начинался с растворения облученных блочков. Затем раствор передавался в спец.емкости, где производилось отделение продуктов деления урана, их концентрирование и отправка на хранение. После этого производилось разделение урана и плутония, и очищенный от примеси плутоний передавался на следующее предприятие.

1-й ЯР охлаждался по прямотоку из озера Кызылташ. Всего было построено 7 ЯР. В августе 1949г. были получены 1-е детали из высокочистого плутония для 1-й советской атомной бомбы, которая была испытана 29 августа 1949г. на Семипалатинском полигоне. На всех предприятиях ПО «Маяк» на начальном этапе имели место высокие уровни доз, до 1-3Гр в год и более. Радиоактивные отходы сбрасывались в реку Теча, что нанесло значительный ущерб экологии региона.

Стоит отметить, что радиационная ситуация на американском ядерном центре в Хэнфорде (штат Вашингтон) была аналогичной.

Возвращаемся к описанию аварии.

Взрывом была сброшена бетонная плита, закрывающая емкость, весом 160т. Мощность взрыва оценивалась в 100т тринитротолуола.

Выброс радиоактивности оценивался в 20МКи. Из них 2МКи было поднято в воздух на высоту 1км, образовав радиоактивное облако, которое перемещалось в северо-восточном направлении, образовав Восточно-Уральский радиоактивный след. Мощность дозы гамма-излучения на открытой местности в начальные сроки существования следа составляла 2.6 мкГр/час.

На территории ВУРС проживало 270 тыс. человек. Территория площадью 1000 км² была оценена как опасная для жизни. С нее было отселено население.

11.2 Авария на графитовом реакторе в Уиндскейле. (Англия) 1957г

Авария произошла на графитовом реакторе, использовавшемся для наработки плутония в военных целях. Реактор охлаждался газом, и первопричиной аварии явилась остановка охлаждения. Реактор стал разогреваться остаточным энерговыделением и, в частности, предполагают, что сыграло роль выделение энергии Вигнера.

Эта энергия может накапливаться в графите при его долговременном облучении нейтронами при определенных температурах. Если затем облученный графит начинает греться, то возможно ее достаточно быстрое выделение.

Выделение энергии Вигнера привело к загоранию графита, частичному разрушению топлива. Выброс радиоактивности за пределы установки превысил 20кКи.

Величина Н (удельная накопленная при облучении энергия) – может достигать 600-700 кал/г. Особенно интенсивно она накапливается при облучении графита при низких температурах (см. рисунок 11.1).

Эта энергия выделяется при нагреве определенными порциями при температурах 200, 300, 400, 450⁰С.


Рисунок 11.1 - Зависимость удельной энергии Н, запасенной в графите,
от температуры облучения

11.3 Авария с потерей теплоносителя на АЭС Three Mile Island (США)

Авария произошла 28 марта 1979 г на АЭС с двумя реакторами PWR по 905 МВт. (Реакторы с защитной оболочкой).

Последовательность событий в развитии аварии дана ниже.

1. 
   Потеря питательной воды.
   
2. 
   Аварийные насосы включены, но задвижки были закрыты.
   
3. 
   Вода уходит из ПГ⁸, растет давление в 1-м контуре, открывается РК и срабатывает АЗ.
   
4. 
   РК не закрылся, хотя указатель показывал, что он закрыт.
   
5. 
   Вода в активной зоне начинает выкипать
   
6. 
   Включилась система аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ). Но уровнемер показывал слишком быстрое заполнение, поэтому оператор отключил два из трех насосов САОЗ. Оказалось, что уровнемер давал ложные показания.
   
7. 
   Топливо оголилось и разрушилось.
   

Обсудим некоторые явления, сопровождающие аварии подобного типа.

Остаточное энерговыделение.

Важной особенностью ядерного реактора является остаточное энерговыделение. Реактор может быть заглушен (цепная реакция прекратилась), а энерговыделение продолжается за счет радиоактивных распадов продуктов деления. Т.е. и в заглушенном состоянии реактор еще долго нужно охлаждать. На рис.11.2 показана зависимость остаточного энерговыделения от времени после остановки реактора.



Рисунок 11.2 - Остаточное энерговыделение (% от номинальной мощности) в зависимости от времени

Пароциркониевая реакция. (Цирконий-основной материал оболочек твэлов реакторов на тепловых нейтронах)
Реакция идет с выделением тепла, т.е. способна сама себя ускорять.


Q = 67 МДж/кг

Продуктом реакции является водород, который в смеси с воздухом способен взрываться.

Взрывоопасная концентрация от 4 до 75%.

Радиоактивный выброс в атмосферу при рассматриваемой аварии составил 3МКи. Коллективная доза оценена в 3300 чел.бэр. Максимальная индивидуальная доза не превысила 100мбэр. Эвакуировано 200 тыс. человек.