Характеристика радиационных аварий

Аварии на АЭС. В пятидесятые годы наша страна выступила инициатором использования атомной энергии в мирных целях. В 1954 году была построена первая АЭС.

Начались аварии. Специалисты-атомщики выделяют за все время работы энергоустановок (с 1954 года) три крупные аварии: в Англии — на АЭС «Уиндскейл», в США — на АЭС «Тримайл-Айленд» и в СССР в Чернобыле.

В результате пожара в 1957 году на Уиндскейлском реакторе N1 произошел выброс большого количества радиоактивного дыма, значительная территория оказалась зараженной; пожар на 4 день удалось погасить, реактор забетонировали — появился прообраз будущего Чернобыльского саркофага.

В марте 1979 года на АЭС «Тримайл-Айленд» произошла авария, в результате которой в окружающую среду попало большое количество радиоактивных веществ. На американской станции во время аварии получили повышеные дозы облучения многие из обслуживающего персонала АЭС, ликвидация последствий аварии заняла многие годы.

Южно-Уральская катастрофа. Под этим названием скрыто две радиационные катастрофы. С 1949 по 1956 годы в реку Теча сбрасывались отходы радиохимического предприятия Маяк. Облучению подверглось 28 тысяч человек. Дозы достигали 300…400 бэр. Лучевой болезнью заболело 935 человек. Отселено 7500 жителей. В сентябре 1957 года на том же производстве произошел взрыв емкости с РАО. В воздух было выброшено более 2 МКи стронция-90, цезия-144, циркрния-95, рутения-106. Площадь радиоактивного следа 23 тысячи км², переселено 10 тысяч человек.

В апреле 1986 года на ЧАЭС произошла авария с разрушением ядерного реактора. 26 апреля взрыв разрушил 4 блок ЧАЭС и произошел выброс в атмосферу РВ активностью 50 МКи. Из них: иод-131 () около 10 МКи; цезий-137 () около 2 МКи; изотопы стронция, в том числе стронций -90 () около 0,2 МКи; плутоний-239 () 700 Ки. Пострадало более 100 тысяч человек, радиус зоны эвакуации составил 30 км. Из хозяйственного пользования было выведено 3 тыс. км² территорий, отселено 115 тысяч человек.

Как показывает практический опыт, аварии на АЭС могут быть двух типов: без разрушения ядерного реактора и с разрушением ядерного реактора.

Авария без разрушения ядерного реактора. Такая авария на АЭС возникает при оплавлении аварийных ТВЭЛов, разрыве магистрального трубопровода и других ситуациях и характеризуется выходом из первого контура пара с радиоактивными веществами через вентиляционную трубу высотой 80 150 м.

Радиоактивное заражение атмосферы и местности существенно отличается в случае аварии на одноконтурных и двухконтурных ядерных реакторах.

При аварии на одноконтурном ядерном реакторе типа РБМК-1000 основной выход пара с РВ происходит в течение 20 мин и практически завершается в течение 1 часа. За это время выходят все радиоактивные вещества, которые находятся в зазорах аварийных ТВЭЛов в газообразном (парообразном) состоянии: РБГ активностью 27 МКи, радиоизотопы йода активностью 28 МКи и радиоизотопы цезия активностью 0,14 МКи. Паровое облако с радиоактивными веществами за счет высокой скорости истечения из вентиляционной трубы поднимается над нею на несколько десятков метров и распространяется по направлению со скоростью среднего ветра на высоте перемещения облака. На распространение радиоактивного облака и характер радиоактивного заражения атмосферы и местности будут оказывать влияние направление, скорость ветра и класс вертикальной устойчивости атмосферы.

При попадании человека в радиоактивное облако РБГ, проходя через легкие, будут выбрасываться из организма в атмосферу, а радиоизотопы йода и цезия будут частично задерживаться в них и попадать в организм человека, распределяясь в нем по органам: изотопы йода — в щитовидной железе, а цезия — равномерно по всему организму.

Поскольку воздействие излучения радиоактивного облака будет кратковременным (около 1 ч.), основной вклад в дозу облучения будет давать внутреннее облучение (99 % дозы) за счет распада радиоизотопов йода, попавших внутрь организма, поэтому размеры зон радиоактивного заражения определяются исхода из доз внутреннего облучения людей. Поскольку к облучению наиболее чувствительны дети, то по их облучению определяют зоны заражения. В этом случае выделяют только две зоны радиоактивного заражения (РЗ): зону опасного РЗ с дозой внутреннего облучения детей на внешней границе величиной 0,3 Зв (30 бэр) и на внутренней границе 2,5 Зв (250 бэр) и зону чрезвычайно опасного РЗ с дозой внутреннего облучения детей на внешней границе 2,5 Зв. Эти зоны теоретически имеют форму эллипсов, размеры которых зависят от скорости ветра и степени устойчивости атмосферы, и находятся при аварии на реакторе РБМК-1000 в пределах: длина от 30 до 250 км и ширина от 5,2 до 7 км для зоны опасного РЗ, а для зоны чрезвычайно опасного РЗ — длина от 6 до 22 км и ширина от 1 до 1,4 км.

Спад уровней радиации на РЗ местности определяется распадом радиоизотопов йода в течение времени до 3 мес. после аварии, в дальнейшем распадом радионуклидов цезия-134 и 137. Для двухконтурного реактора типа ВВЭР-1000 авария характеризуется длительным выходом пара с радионуклидами (до 9 сут) в атмосферу через вентиляционную трубу.

Прочный корпус ядерного реактора и система защиты удерживает РВ внутри системы и выход их примерно в 10 раз меньше, чем при аварии на реакторе РБМК -1000: выходит всего 2.2 МКи РБГ и 1,37 МКи радиоизотопов йода. Сравнительно небольшой выход РВ при гипотетической аварии на ВВЭР-1000 приводит к тому, что независимо от метеоусловий РЗ местности не выходит за пределы 30-км зоны. Форма зон радиоактивного заражения при ГА на реакторе ВВЭР-1000 может иметь не только элипсообразную, но и кольцевую форму вокруг АЭС с выступами — эллипсами по тем направлениям, когда наблюдается повышенный выход радиоактивных веществ из реактора.

В условиях, когда образуется эллипсообразная форма следа, размеры зон РЗ могут составлять: опасного — длина от 4 до 25 км, ширина 1 км; чрезвычайно опасного — длина от 5 до 9 км, ширина от 0,4 до 0,5 км.

Уровни радиации на оси радиоактивного следа через 1 час после аварии составляют десятые доли рентгена в час на расстояниях до 3 км от АЭС и сотые доли рентгена в час на расстояниях от 3 до 11 км от АЭС.

Авария на АЭС с разрушением ядерного реактора. Примером такой аварии является авария на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года. До аварии ядерный реактор работал около 3 лет без замены ядерного горючего, в момент аварии мощность реактора была 7 % от номинальной. Ядерный реактор, на котором произошла авария, был одноконтурный типа РБМК-1000 с тепловой мощностью 3200 МВт и электрической 1000 МВт, за 3 года работы в этом реакторе накоплено около 10 млрд. кюри радиоактивных веществ. В момент аварии на энергоблоке произошло несколько тепловых взрывов, которые разрушили ядерный реактор и здание, где он находился, а также произошел мгновенный выброс радиоактивного парогазового образования и продуктов разрушения здания на высоту около 2 км. Потом произошло загорание графита (его в реакторе 1700 т) и его горение происходило в течение двух недель, в процессе которого происходило интенсивное выпаривание радиоактивных веществ из разрушенного реактора, выход их из зоны аварии и распространение в окружающей среде под влиянием метеоусловий. Попытки прекратить выход РВ в атмосферу из зоны аварии путем сброса в эту зону около 500 т различных негорючих материалов успеха не имели.

По официальным данным при аварии на Чернобыльской АЭС в атмосферу вышло около 50 МКи РВ, находящихся в ядерном реакторе во время аварии.

Масштаб и степень радиоактивного заражения при аварии на АЭС с разрушением ядерного реактора зависят от мощности реактора, времени его работы от пуска до аварии, доли вышедших РВ в атмосферу, интенсивности выхода РВ по времени, мощности реактора в момент аварии и метеоусловий в момент аварии и в период выхода РВ. Для характеристики степени опасности РЗ, образующегося при аварии на АЭС, так же как и при радиоактивном заражении от ядерного взрыва выделяют зоны радиоактивного заражения: М — радиационной опасности, А — умеренного РЗ, Б — сильного РЗ, В — опасного РЗ и Г — чрезвычайно опасного РЗ. При авариях на АЭС с разрушением ядерного реактора типа ВВЭР-1000 интенсивный выход РВ в атмосферу будет кратковременным (видимо в течение нескольких часов). Кратковременность выхода РВ в атмосферу при аварии на ВВЭР будет обусловлена отсутствием графита, горение которого вызывало интенсивный выход РВ из зоны аварии реактора РБМК-1000 на ЧАЭС.

Поиск по сайту: