Блок информации к занятию №14 по ЗЧС.

Тема: «Катастрофа на ЧАЭС и особенности радиоактивного загрязнения территории Республики Беларусь. Последствия радиоактивного загрязнения для территории РБ».

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

Возникновению аварии способствовал ряд обстоя­тельств.

Как и предусматривалось планом, 4-й энергоблок готовился к остановке на регулярное техническое обслуживание. 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 составе дежурной смены также не было специалистов по ядерному реактору. Специалисты из Москвы, осуществлявшие надзор за эксплуатацией ядерного реактора, отдыхали в гостинице.

В соответствии с планом необходимо было отключить аварий­ную систему охлаждения активной части реактора, которая обес­печивала подачу воды для охлаждения ядерного топлива в чрезвычайных обстоятельствах. Хотя последующие события и не были напрямую обусловлены этим, отключение системы на всю продолжительность испытания стало свидетельством небрежного отношения к мерам безопасности. По мере продолжения проце­дуры отключения реактора, он 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 регулирующих 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 регулирующих стержней, в ходе испыта­ния в действительности было использовано только 6-8 регулирующих стержней. Большинство из этих стержней были подняты, 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 «вспышки» энергии потребовалось бы примерно 20 секунд для того, чтобы опустить регулирующие стержни и отключить реактор. Несмотря на это, было принято решение продолжить испытания.

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 регули­рующие стержни. После этого реактор стал крайне нестабиль­ным, и операторам приходилось каждые несколько секунд делать корректировки, позволяющие сохранять постоянную мощность. Примерно в это время операторы сократили поток охлаждающей жидкости, по-видимому, для того, чтобы сохранить давление пара. Одновременно насосы, которые в это время уже питала замедляющая свое движение турбина, начали давать меньший объем охлаждающей жидкости в 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 превзошла 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, произо­шедший 2 или 3 секунды спустя, только усугубил разрушения.

Следует отметить, что станция имела ряд физических особенностей и 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. При этом каждая из стальных труб была сварена в не­скольких местах. Термостойкость стальных труб меньше цирко­ниевых, поэтому при повышении температуры выше нормы они покоробились, затруднив движение регулирующих стержней и исключив возможность регулировать мощность реактора.

Мнение авторов. Анализ техногенных чрезвычайных ситуа­ций показывает, что они часто возникают по вине человека на стыке отдельных технологий, областей знаний и т.д.

К сожалению, студенты вузов в процессе обучения слабо изучают смежные учебные дисциплины, считая их излишними. Примерно такое же отношение и к изучению учебных дисцип­лин, которые введены в учебные планы решениями Правитель­ства, особенно если по ним сдают зачет, а не экзамен.

Авария на Чернобыльской АЭС произошла 26 апреля 1986 г. в 1 ч, 28 мин, 46 с, когда два взрыва уничтожили активную зону четвертого энергоблока, а также разрушили крышу здания реактора. Сила теплового взрыва была настолько большой, что 1000-тонная стальная крыша реактора приняла вертикальное по­ложение.

Авария была вызвана комбинацией двух факторов - как особенностями конструкции, так и действиями операторов. В ре­зультате двух взрывов произошел выброс радиоактивных газов и раскаленных 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 четвертого энергоблока начался пожар, кото­рый перебросился и на крышу соседнего турбинного зала. По­жар был потушен к 5.00 того же дня. Но в это время начал гореть и термически разлагаться графит, который еще больше разогрел реактор, что явилось причиной дисперсии радиоизото­пов и продуктов деления, поднявшихся в атмосферу. Выброс продолжался примерно 20 суток, но особенно интенсивно - в первые 10 суток.

Для поглощения нейтронов и тепла применялся сброс с вер­толетов свинца. Для поглощения тепла и остановки цепной реак­ции сбрасывался оксид бора, для фильтрации радиоактивных частиц сбрасывался песок и глина, для выделения углекислого газа с целью уменьшить поступления кислорода в реактор - до­ломит. Однако это не дало результата, а лишь привело к допол­нительному выбросу радиоизотопов, спустя неделю после аварии. Особенно неудачным следует считать применение свинца, так как, имея низкую температуру плавления, он не долетал до ре­актора и испарялся. Далее ветром его относило в сторону Бела­руси. В результате в крови многих жителей Гомельской области было обнаружено повышенное количество свинца.

К 9 мая горение графитовых материалов было остановлено. После этого под реактором был проделан туннель, в котором жидкий азот позволил обеспечить отвод тепла. Построенный к ноябрю 1986 г. саркофаг уменьшил радиацию, излучаемую раз­рушенным реактором, в 100 раз.

Выбросы радиоактивных веществ продолжались с 26 ап­реля по 6 мая. В первые сутки в атмосферу устремились ра­диоактивные газы и легкие аэрозольные частицы. Горение графита разогревало активную зону, после чего началось ис­парение и более тяжелых элементов. Считается, что всего было выброшено от 3,5 до 6 % радиоактивных веществ от общего количества в реакторе. Однако точное количество выброшенных веществ неизвестно.

На территории республики выпало 27 радионуклидов. Заражение оказалось неравномерным, так как в течение 10 дней периодически происходили выбросы, а ветер менял свое направление. Радиоактивному заражению подверглись многие страны Северного полушария. Радиоактивные час­тицы были обнаружены в странах Латинской Америки и Южной Азии. Однако наиболее сильному заражению под­вергся ряд областей России, Украины и Беларуси. Так, в Минске фоновое значение повысилось в 9000 раз, в Бресте — в 6000, в Гомеле - в 130 000 раз.

Основной вклад в радиационное заражение внесли йод-131, цезий-134 и цезий-137. Площадь заражения только этими радионуклидами составила более 45 % территории респуб­лики с плотностью более 37кБк/м².

После распада йода-131 (его период полураспада со­ставляет 8,05 суток) и других короткоживущих радио­нуклидов основными источниками радиоактивного загрязнения территории Республики Беларусь в настоя­щее время продолжают оставаться:

• цезий-137 - загрязнил 23 % территории республи­ки (46,45 тыс. км²);

• стронций-90 - загрязнил 10 % территории респуб­лики (21,1 тыс. км²);

• плутоний-238, 239, 240 - загрязнили 2 % терри­тории республики (4300 км²).

Степень загрязнения цезием-137 составила в отдельных местах от 1 до 200 Ки/км². Количество других радионукли­дов оказалось незначительным.

По состоя­нию на январь 2006 г. загрязнение территории цезием-137 уменьшилось до 21%, незначительно уменьшилась терри­тория, загрязненная стронцием-90 и практически не изме­нилась территория загрязненная трансурановыми элемен­тами.

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

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