Радиационная безопасность и аварии ядерных реакторов

Радиационная безопасность – комплекс мероприятий ограничивающих облучение и радиоактивное загрязнение лиц из персонала. населения и окружающей среды до наиболее низких уровней. достигаемых средствами приемлимыми для общества.

Радиационная авария-нарушение пределов безопасности, при котором произошел выход радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные границы в количествах. превышающих установленные значения.

Ядерная авария-авария, связанная с повреждением ТВЭлов ядерного реактора и с аварийным облучением персонала, вызванная: нарушением контроля и управления ядерной реакцией в активной зоне; образованием критической массы при пергрузке, транспортировке и хранению ТВЭлов; нарушением теплоотвода от ТВЭлов.

Необходимо четко представлять, что аварии на атомных электростанциях (АЭС) происходили, происходят и будут происходит, как на всяких технических устройствах созданных человеком. За период с 1971г. по 1984г. в 14 странах мира имело место 151 авария на АЭС, большинство из которых имело низкие уровни.

Согласно докладу WASH-1400 Комиссии по ядерному регулированию США 1975 г.(детальное исследование легководородных реакторов) и документам ОСП-72/80 СССР п.43.5. основная опасность связана с рассеянием очень больших количеств радиактивных материалов, которые накапливаются в активной зоне ядерного реактора в течение его работы, при возникновении аварийной ситуации. Необходимо подчеркнуть, что любое возможное взрывное энерговыделение в реакторе в худшем случае составляет очень малую часть энергии атомной бомбы (< <1килотонны тринитротолуола).

Утечка накопленной радиоактивности из реактора возможна при разрушении и преодолении всех барьеров, препятствующих выходу радиоактивных веществ: первого барьера (оболочка ТВЭлов), второго барьера (корпус реактора), третьего барьера (защитная оболочка-купол над реакторомили над всем первым контуром теплоносителя).

Расплавление всего или части топлива может произойти, если скорость отвода тепла из активной зоны станет значительно меньше, чем скорость генерации тепла в топливе. Можно выделить два класса аварий, при которых это происходит:1.Аварии с потерей теплоносителя и 2. Переходные процессы (т.е. временные отклонения важных рабочих параметров реактора от их номинальных значений) включая внезапное положительное увеличение реактивности.

Аварии с потерей теплоносителя. Если в первом контуре находящимся под давлением возникает брешь, или разрыв трубопровода большого диаметра, это приводит к потере теплоносителя, оголению и расплавлению активной зоны, реакции окисления циркония с образованием водорода, разложению воды с образованию водорода и кислорода, тепловому взрыву, проплавлению дна стального корпуса реактора, проплавлению бетонного пола защитной оболочки, выхода радиоактивных газов через почву или разрушенной оболочки над реактором. Пример: авария с риском для окружающей среды (5 уровень), вызванная ошибками персонала, закрывшими клапаны на аварийных линий питательной воды первого контура на втором реакторном блоке АЭС Тримайл Аленд США в 1979г. (двухконтурный легководородный реактор с водой под давлением, с защитным куполом)(см. рис.3.1.).Несмотря на взрыв защитная оболочка уцелела и остановила дальнейшее развитие аварии [11].

Аварии связанные с вводом избыточной реактивности и принудительным уменьшением расхода теплоносителя. Пример: тяжелая авария (6 уровень)-глобальная авария (7уровень) авария, вызванная системными ошибками руководства и персонала, на 4-ом энергоблоке АЭС Чернобыль, Украина 26 апреля 1986 г. (реактор РБМК-1000, одноконтурный гетерогенный канальный реактор, графит-замедлитель, кипящая легкая вода-теплоноситель, без защитного купола, с положительным паровым коэффициентом реактивности). Грубейшие ошибки персонала: Отключение всех систем защиты реактора, вывод почти всех регулирующих стержней из реактора, принудительное уменьшение расхода теплоносителя через реактор путем подключения рециркуляционных насосов к турбогенератору, вращающемуся по инерции после его отключения привело к взрыву реактора и пожару, с образованием радиоактивного загрязнения обширных территорий[12].

Рис.3.1. PWR -двухконтурный легководородый реактор с водой под давлением, аналог российскому ВВЭР (водо-водянному энергетическому реактору).