Аварии на радиационно опасных объектах за рубежом

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.И.ЛОБАЧЕВСКОГО» 

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Доклад  по основам безопасности жизнедеятельности

на тему

«Аварии на радиационно опасных объектах за рубежом» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил  Лисов Борис, 749 группа

Проверил  Басуров В.А. 
 
 

НИЖНИЙ  НОВГОРОД

2011

Содержание 
 
 

Авария  в Уиндскейле 

    Авария  в Уиндскейле (англ. Windscale fire) — 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 TБк¹) выброс радиоактивных веществ. Авария соответствует 5-му уровню по международной шкале ядерных событий (INES) и является крупнейшей в истории ядерной индустрии Великобритании.

    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

    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.

    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 состояние².

    Наибольший  вклад в результирующую активность выброса был внесён радиоактивным 131I (иод-131), по расчётам порядка 20 тыс. Кюри (740 ТБк). Долгосрочное загрязнение определилось 137Cs (цезий-137), 800 Кюри (30 ТБк).

    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.

    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.

    В современных реакторах не используется металлическое ядерное топливо. 

Авария  на АЭС Три-Майл-Айленд 

    Авария  на АЭС Три-Майл-Айленд (англ. Three Mile Island accident) — одна из крупнейших аварий в истории ядерной энергетики, произошедшая 28 марта 1979 года на атомной  станции Три-Майл-Айленд, расположенной  на реке Саскуэханна, неподалёку от Гаррисберга (Пенсильвания, США).

    До  Чернобыльской аварии, случившейся  через семь лет, авария на АЭС «Три-Майл Айленд» считалась крупнейшей в  истории мировой ядерной энергетики и до сих пор считается самой  тяжёлой ядерной аварией в  США, в ходе неё была серьёзно повреждена активная зона реактора, часть ядерного топлива расплавилась.

    Причины

    1. 4:00:00. Первопричиной аварии явился  отказ питательных насосов во втором контуре системы охлаждения реактора, в результате которого прекратилась подача воды в оба парогенератора. Автоматически отключился турбогенератор и включилась аварийная система подачи питательной воды в парогенераторы, однако, несмотря на нормальное функционирование всех трёх аварийных насосов, вода в парогенераторы не поступала. Оказалось, что задвижки на напоре насосов были закрыты. Это состояние сохранилось с планового ремонта, закончившегося на блоке за несколько дней до аварии.

    2. 4:00:00—4:00:12. Утечка теплоносителя  (воды). Так как отвод тепла  от первого контура прекратился,  в нём стало расти давление, которое через несколько секунд превысило допустимое значение. Открылся импульсный предохранительный клапан на системе компенсации давления, сбрасывающий пар в специальную ёмкость, барботёр. Давление стало повышаться гораздо медленнее. Высокое давление в первом контуре, примерно 17 МПа, послужило причиной остановки реактора действием аварийной защиты через 9 секунд после исходного события. Теплоноситель в контуре перестал нагреваться, средняя температура упала, и объём воды стал уменьшаться. Рост давления резко перешёл в его падение. В этот момент проявилась ещё одна техническая неисправность — предохранительный клапан должен был закрыться по нижней уставке срабатывания, но этого не произошло и сброс теплоносителя первого контура продолжался. Индикатор на пульте оператора при этом показывал, что клапан закрыт, хотя, на самом деле, лампочка сигнализировала лишь о том, что с клапана было снято питание. Других средств контроля не было предусмотрено. Утечка теплоносителя продолжалась почти 2,5 часа, пока не был закрыт отсечной клапан.

    4:02. Через две минуты после исходного  события автоматически, как и  предусмотрено при падении давления  ниже допустимого, в данном  случае 12 МПа, в системе первого  контура включилась система аварийного  охлаждения активной зоны реактора, насосы системы высокого давления.

    4:05. В этот момент операторы АЭС  допустили первую серьёзную ошибку, которая, вероятно, и определила  характер аварии и её масштаб.  Они отключили один, а затем  и второй аварийный насос из  трёх работающих, а на оставшемся вручную уменьшили расход более чем в 2 раза, такого количества воды было недостаточно для компенсации течи. Причиной такого решения послужили показания уровнемера компенсатора объёма, из которых следовало, что вода подаётся в первый контур быстрее, чем выходит через неисправное предохранительное устройство. Управляющий реактором персонал был обучен предотвращать заполнение водой компенсатора давления (не «вставать на жёсткий контур»), так как при этом затрудняется регулирование давления в контуре, что опасно с точки зрения его целостности, поэтому они отключили «лишние» по их мнению насосы высокого давления. Как оказалось впоследствии, уровнемер давал неправильные показания. На самом деле в это время происходило дальнейшее падение давления в первом контуре из-за некомпенсированной течи. Когда давление упало до точки насыщения, в активной зоне начали образовываться пузырьки пара, которые начали вытеснять из неё воду в компенсатор давления, тем самым ещё больше увеличивая ложные показания уровнемера. Всё ещё обеспокоенные необходимостью не допустить переполнения компенсатора, операторы начали сливать воду из него ещё и через дренажную линию первого контура.

    4:08. В этот момент было обнаружено, что задвижки на напоре аварийных насосов питательной воды закрыты, индикацию об их состоянии скрывала маркировочная ремонтная табличка, поднять которую операторы наконец догадались. Персонал понял, что аварийная питательная вода не поступает в парогенераторы, задвижки открыли и началось её поступление. То обстоятельство, что подача питательной воды в парогенераторы была прервана на 8 минут, само по себе не могло привести к серьёзным последствиям, но прибавило замешательства в действия персонала и отвлекло их внимание от опасных последствий заедания в открытом положении импульсного клапана в системе компенсации давления.

    4:14 Отвлёкшиеся от основной проблемы  операторы не придали значения  нескольким признакам того, что  предохранительный клапан не  закрылся — датчик температуры  на его сбросной линии показывал превышение на 100 градусов, однако его показания были списаны на остаточный разогрев от сброса пара в начале события и на завышение датчиком показаний, что считалось обычным делом.

    Также в это время было замечено срабатывание предохранительных мембран на барботёре из-за превышения в нём давления, в результате чего пар с высокими параметрами стал поступать в помещения гермооболочки.

    4:38 Обходчики помещений реакторного  отделения доложили, что включились  насосы, откачивающие переполняющийся  бак-приямок гермообъёма. Операторы на щите управления выключили их, всё ещё не понимая, что в помещениях гермообъёма большое количество воды.

    4:50—5:00 Ещё один косвенный признак  течи первого контура был проигнорирован  — температура в помещениях  гермооболочки выросла на 50 градусов, а избыточное давление превысило 0,003 кгс/см².

    Также в это время было замечена ещё  одна странность — концентрация жидкого  поглотителя, борной кислоты, в контуре  сильно снизилась и, несмотря на полностью  погружённые регулирующие стержни, начали расти показания приборов контроля нейтронного потока. Снижение концентрации борной кислоты также было последствием сильной течи. Операторы приступили к экстренному вводу бора, чтобы не допустить повторной критичности реактора, что было частично правильным решением, но не решающим главную проблему, которая до сих пор не была определена.

    5:13 К этому времени циркуляция  в первом контуре была настолько  нарушена, что начали сильно вибрировать  два из четырёх главных циркуляционных  насоса, вследствие смешения в контуре воды и пара. Операторы выключили насосы, чтобы предотвратить их разрушение или повреждение трубопроводов первого контура.

    5:45 По той же причине были выключены  2 оставшихся циркуляционных насоса  первого контура. Принудительная  циркуляция теплоносителя прекратилась.

    Можно отметить, что отключение циркуляционных насосов в первом контуре реакторов  с водой под давлением не должно приводить к прекращению циркуляции теплоносителя, должна продолжаться естественная циркуляция. Однако под крышкой реактора на этот момент накопился парогазовый пузырь, наличие которого вкупе с геометрическим расположением активной зоны и парогенераторов в конструкции данной ядерной установки воспрепятствовало возникновению естественной циркуляции в первом контуре.

    6:18 Почти через 2,5 часа после начала событий, их причина была определена только что прибывшим инженером. Операторы закрыли отсечной клапан на линии импульсного клапана, заклинившего в открытом положении. Истечение теплоносителя из первого контура прекратилось. Однако разрушение оказавшейся к этому моменту оголённой активной зоны продолжалось, как показали впоследствии расчёты, её обнажившиеся 2/3 разогрелись до температуры свыше 2200 °C, что привело к быстрому окислению оболочек тепловыделяющих элементов (пароциркониевая реакция с выделением большого количества водорода) и в дальнейшем их обширному разрушению вследствие растворения диоксида урана цирконием и стеканию этой массы вниз. По оценкам специалистов окислилось примерно 1/3 общего количества циркония.

    7:10 В этот момент была зафиксирована высокая радиоактивность в первом контуре, что указывало на серьёзное повреждение оболочек ТВЭЛов.

    К управляющему энергоблоком персоналу  пришло первое понимание масштаба аварии.

    7:20—8:00 Наконец вновь были запущены  насосы аварийного охлаждения высокого давления, проработали 40 минут и отключились, закончился аварийный запас борированной воды. Однако она успела накрыть активную зону, предотвращая её дальнейшее разрушение, но это была лишь временная мера.

    8:30—11:30 Операторы, поняв что естественной циркуляции в контуре и теплоотвода от топлива по прежнему нет, пытаются поднять давление, чтобы сконденсировать пар в контуре и запустить циркуляционные насосы, однако они не знают, что в нём скопилось большое количество неконденсирующихся газов, в первую очередь водорода.

    11:40 Персоналом за неимением плана  действий и мыслей в правильном  направлении было принято решение  осторожно и медленно сбрасывать  давление в первом контуре  для инициирования срабатывания  гидроаккумуляторов, ещё одной, пассивной, системы безопасности. Весь последующий день они пытались это сделать, но фактически эти действия не имели успеха и лишь незначительное количество воды из гидроёмкостей попало в активную зону. Зато теперь из-за сброшенного давления невозможно было запустить циркуляционные насосы.