РЕФЕРАТ
по дисциплине: «Расчет на прочность элементов
оборудования атомной промышленности»
Руководитель
ст. препод, к.т.н.Морданов С.В.
Студент
гр. ХМ-260017Куликов П.Ю.
2017 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 3
1. Хроника событий. 6
2. Строение реактора АЭС Фукусима-1. 11
3. Причины аварии. 13
4. Развитие событий. 15
5. Ликвидация. 17
6. Последствия аварии. 19
7. Состояние проблемы на сегодняшний день. 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 23
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 24
ВВЕДЕНИЕ
Атомная станция Фукусима-1 в Японии стала печально известной 11 марта 2011 года, после прошедшего землетрясения и последующего цунами, нанесшего непоправимый урон северо-востоку Японии. Цунами и авария на Фукусима-1 заставили покинуть зону бедствия сотни тысяч людей, более 15 тысяч японцев погибли, около трех тысяч до сих пор являются пропавшими без вести. Аварии был присвоен наивысший — седьмой — уровень опасности по шкале ИНЕС, что автоматически ввело ее в список крупнейших аварий на АЭС.
Ежедневно в Японии случаются слабые толчки, не причиняющие ущерба жизнедеятельности населения. К сожалению, в данном случае, именно так выглядела прелюдия к катастрофе.
11 марта 2011годав 14:46 по местному временина северо-востоке главного японского острова Хонсю и в 250км.отТокио произошло самое мощноев Японииза всю историю наблюдений землетрясение магнитудой 9 баллов.Оно стало результатом тектонического сдвига тихоокеанских плит, на глубине 24 километров, одна из которых при смещении на восток, сталкиваясь с другой плитой, как бы поднырнула под нее.Само землетрясение произошло в открытом море к востоку от побережья префектуры Мияги, однако сейсмическая волна распространилась по всей территории японского архипелага.После основного толчка последовала серия афтершоков амплитудой до 7,5 баллов, всего их зарегистрировано более четырехсот.
По шкале Японского метеорологического агентства (ЯМА) землетрясение получило максимальную оценку — 7 баллов в городе Курихара(префектураМияги). В трёх других префектурах, Фукусима, Ибараки и Тотиги, зарегистрированы толчки более 6 баллов по шкале ЯМА. Сейсмические станции в префектурах Иватэ, Гумма, СайтамаиТибазарегистрировали менее 6 баллов, в Токио — более 5.По подсчетам ученых нечто подобное случалось в Японии более 1000 лет назад.
По исследованиям ученых геофизиков землетрясение передвинуло Япониюв сторону Северной Америкипочти на 2,5 метра, по направлениюк эпицентруподземных толчков.Поэтому северная частьЯпониистала"шире, чем была раньше".Соответственно регион, наиболее близко располагавшийся к эпицентру,и получил наибольший сдвиг.
Отмечается также и следующая особенность последствий -400 километроввосточного побережьяЯпонии опустилосьна 0,6 м, что позволиловозникшему цунами распространятьсябыстрее и дальше вглубь побережья.Произошедший сдвиг тихоокеанскойплиты составил 40 м и занялплощадь от 300 до 400 км в длину и 100 км в ширину, а это означает один из самых крупнейших сдвигов за всю историю наблюдений. Через 40 минут после землетрясения до Японии докатились волны цунами, высота которыхместами превышала 40 метров.Даже современные компьютерные моделирования не смогли спрогнозировать внезапно обрушившиеся последствия. Разрушительная сила воды сметала на своем пути все – здания, мосты, дороги, машины, дома, людей, буквально в считанные минуты целые города и поселки были смыты с лица земли.По даннымисследователейИнститута географии Японии, цунамизатопилотерриторию общей площадью 561 квадратный километр, чтоможно соотнести с90% площади Токио. Больше половины территории, покрытой водой- 327 квадратных километров - пришлось на префектуру Мияги.Ударами стихии было разрушено более 151 тысячизданий и сооружений, зона разрушенияпри этомпротянулась вдоль восточного побережья на 400 километров.
В результате природного катаклизма официальная статистика насчитывает более 15 840 тысяч погибших, около 3,5 тысяч людей пропавших без вести, а нанесенный экономический ущерб оценивается300 миллиардов долларов. Сотни тысяч выживших остались без крова и остального имущества. В первые месяцы после разрушительной стихии люди существовали без света, газа, воды и отопления. Однако самые страшные последствия вылились в техногенную катастрофу на атомной станции Фукусима – 1. Япония - страна, в которой постоянно происходят землетрясения, была просто обречена на такую аварию. Атомная электростанция Фукусима – 1, точнее система подачи энергии, получила повреждения в результате подземного толчка, а пришедшееследом цунами только усугубило последствия катастрофы. Станция разом лишилась электроэнергии и, к сожалению, не было возможности восстановить ее работу в ручном режиме. Как следствие, без электричества встала и система охлаждения. При этом ядерное топливо в первом, втором и третьем реакторах полностью расплавилось в первые несколько дней. И как отмечают члены правительства Японии – «после цунамишансов предотвратить катастрофу уже не было».
Хроника событий
11 марта 2011г. — сильнейшее землетрясение в Японии мощностью в 9,0 балла, произошедшее возле побережья Японии, вызвало волну цунами. В связи с этим на АЭС Фукусима-1 три работающих на тот момент энергоблока были остановлены действием аварийной защиты, сработавшей в штатном режиме.
Час спустя было прервано электроснабжение, включая дизельные генераторы. Предполагается, что это произошло по причине пришедшей волны цунами. Электроснабжение используется для охлаждения реакторов BWR, которые, несмотря на остановку, выделяют тепло еще значительное время.
Сразу после остановки генераторов управляющая компания TEPCO заявила об аварийной ситуации. В результате отключения охлаждения температура энергоблоков стала повышаться, росло и давление внутри, создаваемое паром. Чтобы не допустить повреждения реактора, пар стали выпускать в атмосферу.
Тем не менее, на первом энергоблоке Фукусима-1 произошел взрыв, обрушивший часть бетонных конструкций внешней оболочки, сам реактор при этом не пострадал. Четверо сотрудников, ликвидировавших аварию попали в больницу с ранениями.
Уровень радиации на промплощадке достиг сразу после взрыва 1015 мкЗв/час, через 4 минуты — 860 мкЗв/час, через 3 часа 22 минуты — 70,5 мкЗв/час.
Говоря о причинах взрыва, генсек кабинета министров Японии Юкио Эдано объяснил, что при снижении уровня охлаждающей воды образовался водород, просочившийся между бетонной стеной и стальной оболочкой. Его смешивание с воздухом привело к взрыву.
Охлаждение реакторов идет с помощью морской воды, смешанной с борной кислотой.
13 марта 2011г. - вышла из строя система аварийного охлаждения третьего энергоблока. Возникла угроза взрыва водорода, аналогичного на первом энергоблоке.
14 марта 2011г. — в 11:01 по местному времени произошел взрыв водорода на третьем энергоблоке. Ранения получили 11 человек.
На двух первых энергоблоках начаты работы по восстановлению аварийного электроснабжения, с помощью мобильных установок. Отказала система аварийного охлаждения на втором энергоблоке.
15 марта 2011г. — в 6:20 по местному времени случился еще один взрыв, на этот раз на втором энергоблоке. Был поврежден бак-барботер, используемый для конденсации пара. Уровень радиации вырос до 8217 мкЗв/час.
Также произошел пожар в хранилище отработанного ядерного топлива на четвертом энергоблоке. На тушение ушло около двух часов, тем не менее, радиоактивные вещества поступили в атмосферу. На станции осталось 50 инженеров, весь персонал эвакуирован.
16 марта 2011г. — в 8:34 от третьего реактора начали подниматься клубы белого дыма. Вероятно, как и на втором, на третьем энергоблоке произошел еще один взрыв и был поврежден бак-барботер.
По словам министра сил самообороны Японии ТосимиКитадзава, планируется сброс воды наэнергоблоком №3 с помощью вертолета, также рассматривается вариант подачи охлаждающей воды с земли.
17 марта 2011г. — осуществлено 4 сброса воды с помощью вертолетов в третий и четвертый энергоблок. Расчищены завалы после взрыва на третьем энергоблоке, однако полицейским машинам с гидрантами все равно не удалось обеспечить доставку воды к реактору с земли. К концу дня эту функцию начали выполнять пожарные машины. Всего на промплощадке уже трудится 130 человек.
18 марта 2011г. — продолжаются работы по охлаждению реакторов, в первую очередь третьего – с помощью пожарных машин и пятого – подключен к генератору шестого энергоблока. Завершены работы по прокладке линии электропередач до второго энергоблока АЭС.
19 марта 2011г. — на промплощадке расположено спецподразделение японских пожарников с самым мощным пожарным автомобилем, который закачивает 3 000 литров воды в минуту на высоту до 22 метров. В крышках пятого и шестого энергоблоков просверлены отверстия, с целью недопущения скопления водорода и, как следствие, возможного взрыва.
20 марта 2011г. — полностью восстановлено электроснабжение от дизель-генератора пятого и шестого энергоблоков.
22 марта 2011г. — протянуты силовые кабели ко всем шести энергоблокам АЭС Фукусима, проверяется работоспособность.
23 марта 2011г. — энергоблоки 5 и 6 полностью выведены на внешнее электроснабжение, по остальным ведется работа.
25 марта 2011г. — ведется работа по переводу охлаждения всех реакторов с морской воды на пресную.
26 марта 2011г. — водоснабжение первого, второго и третьего реакторов переведено на пресную воду. Нормализовано повышавшееся давление в гермооболочке первого энергоблока.
27 марта 2011г. — начата откачка воды на первом энергоблоке, на втором и третьем энергоблоках работы осложнены высоким ионизирующим излучением.
31 марта 2011г. — состояние реакторов стабильное. Продолжается подача пресной воды. Температура реакторов по-прежнему высокая: 1 – 256°C, 2 — 165°C, 3 – 101°C. Рядом с энергоблоками планируется постройка очистных сооружений, для фильтрации охлаждающей воды.
2 апреля 2011г. — в Тихий океан по-прежнему поступает радиоактивная вода. Бетонный канал для электрокабелей также был заполнен радиоактивной морской водой. Под энергоблоком №2 найдена трещина. Электроснабжение насосов переведено на внешнее электроснабжение.
5 апреля 2011г. — остановлена течь воды в море, пробурив отверстия возле трещины и залив их жидким стеклом.
7 апреля 2011г. — в гермооболочку первого энергоблока подается азот, с целью вытеснения водорода.
10 апреля 2011г. — начата уборка тяжелой техникой обломков первого и третьего энергоблоков.
11 апреля 2011г. — в префектуре Фукусима произошло новое землетрясение силой в 7 баллов. Временно – 50 минут – было прервано электроснабжение и охлаждение реакторов.
13 апреля 2011г. — начата откачка высокоактивной воды из затопленных сооружений энергоблока №2 АЭС Фукусима.
17 апреля 2011г. — в работе принимают участие три робота PACKBOT компании iROBOT. Они заняты измерениями уровня излучения, температуры, концентрации кислорода и влажности. Также ими был сделан ряд фотоснимков помещений реакторов. Обнаружено повышение уровня радиоактивной воды, идет поиск места новой течи.
25 апреля 2011г. — проведены дополнительные внешние линии электропередач, независимые от предыдущих, на случай цунами и землетрясения.
5 мая 2011г. — впервые с момента аварии в реакторное отделение вошли люди.
11 мая 2011г. — найдено место новой течи возле энергоблока №3 – заделана заливкой бетоном.
12 мая 2011г. — высказано предположение, что вода не охлаждает полностью реактор первого энергоблока, из-за чего его нижняя часть могла расплавиться и повредить гермооболочку.
14 мая 2011г. — закончена расчистка территории вокруг первого энергоблока. Планируется постройка стального каркаса с полиэфирной тканью над реактором.
20 мая 2011г. — экспедиция Русского географического общества по исследования радиационной обстановки на Дальнем Востоке под управлением Артура Чилингарова была завершена. Итогом стал вывод о том, что загрязнение на текущий момент не вышло за пределы японских территориальных вод.
26 мая 2011г. — обнаружена новая протечка в хранилище радиоактивной воды.
31 мая 2011г. — при разборе завалов возле третьего энергоблока взорвался кислородный баллон.
Июль 2011г. — продолжается ликвидация последствий аварии. Планируется постройка защитных бетонных саркофагов над энергоблоками №1, №3 и №4.
Октябрь 2011г. — температура реакторов достигла уровня ниже 100 градусов по Цельсию. Завершено покрытие реактора №1 чехлом из полиэстера.
Август 2013г. — на АЭС Фукусима-1 начала выливаться радиоактивная вода прямо в грунт. Созданные после аварии хранилища вокруг станции были полностью заполнены. Землю вокруг решено было укрепить специальными веществами. Однако с тех пор информация об утечках воды в грунт и океан появлялась неоднократно.
Декабрь 2013г. — все три проблемных реактора АЭС Фукусима приведены в состояние холодной остановки. Ситуацию удалось стабилизировать. Следующий этап – ликвидация последствий аварии – планируется начать через 10 лет.
Строение реактора АЭС Фукусима-1
Водо-водяной реактор BWR (BoilingWaterReactor) – самый распространенный тип реактора в мире, принадлежит к типу кипящих водо-водяных реакторов. В его основе стержни, содержащие ядерное топливо. Испуская нейтроны, они провоцируют цепную реакцию, управлять которой позволяют стержни-поглотители. Чем больше стержней-поглотителей опущено в активную зону реактора, тем больше нейтронов поглощается и это замедляет скорость реакции, тем самым производится меньше энергии. Если же регулирующие стержни подняты, количество нейтронов участвующих в реакции увеличивается и происходит разгон реактора. Специфической особенностью этого типа реакторов является отсутствие борного регулирования и обычная вода, проходящая через активную зону.
Борное регулирование – это использование способности бора к высокому поглощению тепловых нейтронов для управления реактивностью компенсирующее ее медленные изменения при работе реактора. Реализуется путем изменения концентрации раствора борной кислоты в первом контуре. Ввиду высокого расхода в реакторах BWR не используется.
Рис. 1. Кипящий водо-водяной реактор BWR (реактор на АЭС Фукусима-1)
В реакторах типа BWR используется деминерализованная вода как замедлитель нейтронов в управляемой ядерной реакции, а также как теплоноситель в реакторе.
Вода проходит через активную зону и закипает. Образуемый пар вращает турбину электрогенератора. Оттуда пар идет в конденсатор, где охлаждается вторым потоком воды и снова превращается в воду, поступающую снова в активную зону.