Крупнейшие атомные катастрофы: последствия и уроки

Для оценки ядерных инцидентов и событий на атомных станциях применяют специальную Международную шкалу ядерных событий (INES — International Nuclear Event Scale). Ее применяют также в отношении не только АЭС, но и всех других ядерных установок и объектов, связанных с гражданской ядерной промышленностью, а также к любым событиям, происходящим при транспортировке радиоактивных материалов.

В соответствии со шкалой INES все события разделены на семь уровней.

7 уровень — Крупная Авария Причины: Сильный выброс радиации.

Примеры: Аварии в Чернобыле и на Фукусима-1.

6 уровень — Серьезная Авария Причины: Значительный выброс радиации, требуется эвакуация населения.

Примеры: Авария на ПО Маяк в 1957 году в СССР.

5 уровень — Авария с широкими последствиями Причины: Ограниченный выброс радиации. Тяжелое повреждение активной зоны АЭС.

Примеры: Аварии на Три-Майл-Айленд в США и Уиндскейл в Великобритании.

4 уровень — Авария с локальными последствиями Причины: Минимальный выброс. Единичные смертельные случаи. Повреждение топливных сборок.

Примеры: Авария на Сибирском химическом комбинате в 1993 году, авария на ядерном заводе Токаймура в Японии, авария на АЭС Сен-Лоран во Франции в 1980 году.

3 уровень — Серьезный инцидент Причины: Не смертельные случаи. Похищение ядерного топлива. Предотвращение аварии на последней стадии.

Примеры: АЭС Вандельос 1989 год.

2 уровень — Инцидент Причины: Малое облучение. Незначительное загрязнение зоны. Отказы средств безопасности.

1 уровень — Аномальная ситуация Причины: Любое событие, выбивающееся за стандартные нормы.

0 уровень — Событие с отклонением ниже шкалы Причины: Любое событие, с отклонением не превышающим стандартные нормы.

Крупнейшие катастрофы К началу 1986 г. в мире существовало 417 атомных реакторов и 120 ещё строилось. Вклад АЭС в выработку энергии в некоторых странах составил для Франции — 70%, Бельгии — 66%, Южной Кореи — 53%, Тайваня — 48,5%. Кроме ядерных реакторов было 326 исследовательских ядерных установок, реакторы установлены на ледоколах, спутниках, подводных лодках. Естественно, подобная огромная концентрация ядерного потенциала не могла не привести к возникновению нештатных ситуаций, тем более, что опыт эксплуатации объектов, использующих ядерное топливо, накапливался с годами, причём во многом при анализе этих самых аварийных ситуаций. Здесь можно привести много примеров чрезвычайных ситуаций, происходивших как у нас в стране, так и за рубежом.

Впервые человечество увидело атом в действии в 1945 г, когда США сбросили на Хиросиму и Нагасаки атомные бомбы. Погибла треть населения этих городов, радиация вызвала у многих людей лейкозы. Люди умирали и продолжают умирать до сих пор.

Ряд испытаний ядерного оружия Соединенными Штатами на острове Бикини в 1946;1958 гг. привели к тому, что в результате взрыва исчезли с лица земли 2 соседних островка, а сам остров стал непригоден для жизни.

В 1957 г. на заводе Селлафильд (Уиндскайл) в Англии по регенерации ядерного топлива произошел взрыв. В результате загрязнения погибли 13 человек, более 260 заболели острой и хронической лучевой болезнью.

В 1966 г. в Испании столкнулись 2 американских военных самолета с ракетами на борту. Одному пришлось сбросить 4 атомные бомбы. К счастью, взрыва не было, но в результате выбросов погибли посевы сельскохозяйственных культур, пришлось вывезти 1,5 тыс. т почвы для захоронения.

В 1979 г. на АЭС Тримайленд в г. Гаррисбург, Пенсильвания, также произошла крупная авария.

В Советском Союзе история подобных катастроф связана, главным образом с эксплуатацией производственного объединения «Маяк».

ПО «Маяк» было создано на базе промышленного комплекса, построенного в 1945—1949 гг. Здесь в 1948 г. был пущен первый в стране промышленный атомный реактор, в 1949 г. — первый радиохимический завод, изготовлены первые образцы атомного оружия. В настоящее время в производственную структуру ПО «Маяк» входят: производства ядерного цикла, комплекс по захоронению высокоактивных материалов, хранилища и могильники РАО. Многолетняя деятельность ПО «Маяк» привела к накоплению огромного количества радионуклидов и сильному загрязнению районов Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областей. В результате сброса отходов радиохимического производства непосредственно в открытую речную систему Обского бассейна через р. Теча (1949—1951 гг.), а также вследствие аварий 1957 и 1967 гг. в окружающую среду было выброшено 23 млн. Ки активности. Радиоактивное загрязнение охватило территорию в 25 тыс. км2 с населением более 500 тыс. человек. Официальные данные о десятках поселков и деревень, подвергшихся загрязнению в результате сбросов радиоактивных отходов в р. Теча, появились только в 1993 г.

В 1957 г. в результате теплового взрыва емкости с РАО произошел мощный выброс радионуклидов (церий-144, цирконий-95, стронций-90, цезий-137 и др.) с суммарной активностью 2 млн. Ки. Возник «Восточно-Уральский радиоактивный след» длиной до 110 км (в результате последующей миграции даже до 400км) и шириной до 35—50 км. Общая площадь загрязненной территории, ограниченной изолинией 0,1 Ки/км2 по стронцию-90, составила 23 тыс. км2. Около 10 тыс. человек из 19 населенных пунктов в зоне наиболее сильного загрязнения с большой задержкой были эвакуированы и переселены.

Зона радиационного загрязнения на Южном Урале расширилась вследствие ветрового разноса радиоактивных аэрозолей с пересохшей части технологического водоема № 9 ПО «Маяк» (оз. Карачай) в 1967 г. В настоящее время в этом резервуаре находится около 120 млн. Ки активности, преимущественно за счет стронция-90 и цезия-137. Под озером сформировалась линза загрязненных подземных вод объемом около 4 млн. м3 и площадью 10 км². Существует опасность проникновения загрязненных вод в другие водоносные горизонты и выноса радионуклидов в речную сеть.

По данным радиационного мониторинга, выпадения цезия-137 из атмосферы в районах, расположенных в зоне влияния ПО «Маяк», в течение 1994 г. были в 50—100 раз больше, чем в среднем по стране. Высоким остается и уровень загрязнения местности цезием-137 в пойме р.Теча. Концентрации стронция-90 в речной воде и в донных отложениях в 100—1000 раз превышают фоновые значения. В каскаде промышленных водоемов в верховьях Течи содержится 350 млн. м3 загрязненной воды, являющейся по сути низкоактивными отходами. Суммарная активность твердых и жидких РАО, накопленных в ходе деятельности ПО «Маяк», достигает 1 млрд. Ки. Сосредоточение огромного количества РАО, загрязнение поверхностных водоемов, возможность проникновения загрязненных подземных вод в открытую гидрографическую систему Обского бассейна создают исключительно высокую степень радиационного риска на Южном Урале.

Авария на АЭС Три-Майл-Айленд— крупнейшая авария в истории коммерческой атомной энергетики США, произошедшая 28 марта 1979 г. на втором энергоблоке станции по причине своевременно не обнаруженной утечки теплоносителя первого контура. Реакторная установка и, соответственно, потери охлаждения ядерного топлива. В ходе аварии произошло расплавление около 50% активной зоны реактора, после чего энергоблок так и не был восстановлен. Помещения АЭС подверглись значительному радиоактивному загрязнению, однако радиационные последствия для населения и окружающей среды оказались несущественными. Аварии присвоен уровень 5 по шкале INES.

Непосредственно перед началом аварийных событий системы энергоблока работали в штатном режиме, за исключением двух известных для персонала проблем. Во-первых, это постоянная небольшая протечка теплоносителя через затвор одного из клапанов компенсатора давления, из-за чего в сбросном трубопроводе держалась повышенная температура, а избыток среды из бака-барботера приходилось сливать. Во-вторых, при осуществлении регулярной процедуры выгрузки (замены) ионообменной смолы из фильтра конденсатора очистки второго контура произошло закупоривание смолой трубопровода выгрузки, и около 11 часов предпринимались попытки продуть его смесью сжатого воздуха и воды. Наиболее вероятно, что возникшие при выполнении этой операции неполадки стали первым звеном во всей последующей цепи аварийных событий.

Вплоть до 6:18 люди, опираясь на неверные показания приборов (и, в то же время, почему-то не замечая другие важные показатели, говорившие о характере аварии), пытались определить проблему и выполняли разнообразные действия, но лишь усугубили ситуацию. В результате активная зона реактора, лишенная охлаждения, начала в прямом смысле слова плавиться, хотя цепная ядерные реакции уже были остановлены. Перегрев был обусловлен распадом высокоактивных продуктов деления урана (именно из-за этого ядерный реактор не может быть остановлен сразу, в одно мгновение).

Лишь в 6:18 утра прибывший инженер определил истинную причину аварии, и слив воды из активной зоны реактора был прекращен. Однако насосы аварийного охлаждения, остановленные двумя часами ранее, по разным причинам удалось запустить лишь в 7:20, что и предотвратило катастрофу — специальная борированная вода, закачанная в активную зону, остановила ее нагрев и дальнейшее разрушение. Однако днем 28 марта выяснилось, что в корпусе реактора образовался огромный водородный пузырь, который мог в любую секунду вспыхнуть и взорваться — такой взрыв на АЭС привел бы к страшной катастрофе. Но откуда взялся этот водород? Он образовался из-за реакции раскаленного циркония с раскаленным же водяным паром, который буквально распадался на атомы кислорода и водорода. Кислород окислял цирконий, а свободный водород скапливался под крышкой реактора — так и образовался взрывоопасный пузырь. Вечером, в 19:50 удалось восстановить работу насосов и восстановить нормальную работу первого контура системы охлаждения. Вплоть до 2 апреля проводилось удаление оставшегося водорода из-под крышки реактора, что устранило опасность неуправляемого развития аварии.

Радиоактивные материалы, прежде всего газы љЃксенон-133 и? иод-131, через многочисленные протечки в системах продувки-подпитки и газоочистки (несущественные при нормальной эксплуатации) попали в помещения вспомогательного реакторного здания, где были захвачены системой вентиляции и выброшены через вентиляционную трубу. Так как система вентиляции оснащена специальными фильтрами-адсорберами, только небольшое количество радиоактивного йода поступило в атмосферу. Радиоактивные благородные газы практически не были отфильтрованы. Выбросы иода-131 могли бы быть в 5 раз меньше, если бы на АЭС вовремя менялись фильтрующие элементы (картриджи в фильтрах были заменены только после аварии в течение апреля 1979 года).

Утечек загрязнённых радиоактивными материалами жидкостей за пределы зданий АЭС в сколь либо значимых количествах обнаружено не было.

В течение нескольких недель после аварии контроль над радиационной обстановкой вокруг станции был усилен. Максимальные значения мощности излучения были зафиксированы 29 марта непосредственно над вентиляционной трубой станции. Основной объём радиоактивного выброса пришелся на первые несколько дней после аварии.

Начиная с 28 марта, были собраны сотни образцов воздуха, воды, молока, растений и почвы. Хотя в образцах были обнаружены следы цезия, стронция, иода, ксенона, только лишь крайне незначительное количество йода и ксенона можно отнести к последствиям аварии. Найденное количество цезия и стронция было обусловлено скорее результатами мировых испытаний ядерного оружия. Количество всех радионуклидов в исследованных образцах было значительно ниже допустимых концентраций.

Авария усилила уже существовавший кризис в атомной энергетике США и вызвала всплеск антиядерных настроений в обществе. Хотя всё это и не привело к мгновенному прекращению роста атомной энергетической отрасли США, её историческое развитие было остановлено. После 1979 и до 2012 года ни одной новой лицензии на строительство АЭС не было выдано, а ввод в строй 71 ранее запланированной станции был отменён.

Результаты расследования аварии привели к переосмыслению стандартов безопасности АЭС и роли в ней человеческого фактора. Комиссия по ядерному регулированию США была реорганизована, а надзор за эксплуатацией атомных станций усилен.

Но крупнейшей и самой страшной ядерной катастрофой за всю историю освоения человечеством энергии атомного деления является катастрофа на Чернобыльской АЭС в ночь с 25 на 26 апреля 1986 года.

Чернобыльская АЭС расположена в восточной части большого географического региона, именуемого белорусско-украинским Полесьем, на берегу реки Припяти, впадающей в Днепр, в 18 километрах от районного центра — города Чернобыля. Работы по сооружению станции были начаты в январе 1970 года.

На 25 апреля 1986 года была запланирована остановка 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС для очередного планово-предупредительного ремонта. Во время таких остановок обычно проводятся различные испытания оборудования, как регламентные, так и нестандартные. В 1:23:04 начался эксперимент, однако в течение почти всего времени эксперимента поведение мощности не внушало опасений.

В 1:23:38 зарегистрирован сигнал аварийной защиты АЗ-5 от нажатия кнопки на пульте оператора. Поглощающие стержни начали движение в активную зону, однако вследствие их неудачной конструкции и заниженного (не регламентного) оперативного запаса реактивности реактор не был заглушен. Через 1—2 с был записан фрагмент сообщения, похожий на повторный сигнал АЗ-5. В следующие несколько секунд зарегистрированы различные сигналы, свидетельствующие о быстром росте мощности, затем регистрирующие системы вышли из строя. В различных помещениях и на крыше начался пожар. Впоследствии остатки активной зоны расплавились, смесь из расплавленного металла, песка, бетона и фрагментов топлива растеклась по подреакторным помещениям. В результате аварии произошёл выброс в окружающую среду радиоактивных веществ, в том числе изотопов урана, плутония, йода-131, цезия-134, цезия-137, стронция-90.

По различным свидетельствам произошло от одного до нескольких мощных ударов (большинство свидетелей указали на два мощных взрыва), и к 1:23:47—1:23:50 реактор был полностью разрушен.

В отличие от бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, взрыв напоминал очень мощную «грязную бомбу» — основным поражающим фактором стало радиоактивное заражение. Облако, образовавшееся от горящего реактора, разнесло различные радиоактивные материалы, и прежде всего радионуклиды йода и цезия, по большей части территории Европы. Наибольшие выпадения отмечались на значительных территориях в Советском Союзе, расположенных вблизи реактора и относящихся теперь к территориям Республики Беларусь, Российской Федерации и Украины.

Авария на АЭС Фукусима-1— крупная радиационная авария максимального 7-го уровня по Международной шкале ядерных событий, произошедшая 11 марта 2011 года в результате сильнейшего в истории Японии землетрясения и последовавшего за ним цунами. Землетрясение и удар цунами вывели из строя внешние средства электроснабжения и резервные дизельные генераторы, что явилось причиной неработоспособности всех систем нормального и аварийного охлаждения и привело к расплавлению активной зоны реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3 в первые дни развития аварии. За месяц до аварии японское ведомство одобрило эксплуатацию энергоблока № 1 в течение последующих 10 лет.

В декабре 2013 года АЭС была официально закрыта. На территории станции продолжаются работы по ликвидации последствий аварии. Японские инженеры-ядерщики оценивают, что приведение объекта в стабильное, безопасное состояние может потребовать до 40 лет.

Практически сразу после землетрясения и цунами на АЭС «Фукусима-1» произошла авария. Работающие реакторы были отключены, однако после этого внешнее электропитание пропало. Волна затопила резервные дизельные генераторы, в результате чего вышла из строя система охлаждения реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3. Произошло расплавление активных зон этих реакторов.

В результате парациркониевой реакции между цирконием и водяным паром выделился водород, который привёл к серии взрывов и разрушению зданий, где были расположены реакторы.

На 5 и 6 энергоблоках аварии не произошло, поскольку там сохранился дизельный генератор, с помощью которого удалось охладить два реактора и два бассейна отработанного ядерного топлива.

Во время ликвидации аварии правительство премьера Японии Наото Кана активно вмешивалось в этот процесс. Согласно обнародованному в 2012 году докладу независимой экспертной комиссии, правительство действовало неэффективно и давало ненужные указания, тормозящие ликвидацию аварии.

В результате аварии на АЭС «Фукусима-1» в атмосферу и океан попали радиоактивные элементы, в частности йод 131 (имеет очень короткий период полураспада) и цезий 137 (имеет период полураспада 30 лет). На промплощадке станции также было обнаружено незначительное количество плутония.

Общий объём выбросов радионуклидов составил 20% от выбросов после Чернобыльской аварии. Население 30-километровой зоны вокруг АЭС было эвакуировано. Площадь заражённых земель, подлежащих дезактивации, составляет 3% территории Японии.

Радиоактивные вещества были обнаружены в питьевой воде и продуктах питания не только в самой префектуре Фукусима, но и в других районах страны. Многие страны, в том числе и Россия, запретили ввоз японских продуктов и «фонящих» радиоактивных машин.

Финансовый ущерб, включая затраты на ликвидацию последствий, затраты на дезактивацию и компенсации, по состоянию на 2017 год оценивается в 189 миллиардов долларов. Поскольку работы по устранению последствий займут годы, сумма увеличится.

Уроки на будущее.

Прошло уже 31 год, но чернобыльская авария все еще отзывается эхом на тех, кто прошел ад ликвидации её последствий. Нанесен непоправимый ущерб биосфере, от радиационного загрязнения стали непригодными для использования на многие годы огромные территории. Вот он страшный итог человеческого безрассудства.

Верно гласит старая русская пословица: «Пока гром не грянет — мужик не перекрестится». Как гром среди ясного неба, обрушилась на людей Чернобыльская трагедия, болью отразилась в сердце каждого сострадательного человека. Хочется надеяться, что человечество извлечёт уроки из этих событий, чтобы обеспечить нашим детям и внукам безопасное будущее.

Были составлены и реализованы планы по повышению безопасности АЭС с реакторами РБМК и сводные мероприятия по повышению надёжности и безопасности действующих и сооружаемых атомных станций с реакторами РБМК и ВВЭР. С учётом анализа причин аварии пересмотрена нормативно-техническая документация по АЭС, внесены определённые изменения в общие положения обеспечения безопасности атомных станций и правила ядерной безопасности, уточнены действующие и разрабатываются новые стандарты и технические условия на оборудование, изделия, материалы, приборы и средства автоматизации, поставляемые на атомные станции. Разработаны и осуществляются меры по повышению технического уровня, надёжности и качества изготавливаемого оборудования для АЭС, совершенствованию его конструкций и технологии производства. Проведена переподготовка и аттестация эксплуатационного персонала всех действующих атомных станций. Тематика обучения разработана с учётом анализа причин аварии на Чернобыльской АЭС и необходимости повышения уровня знаний оперативным персоналом требований по ядерной, радиационной и пожарной безопасности. Внесены изменения и дополнения в технологические регламенты и инструкции по эксплуатации АЭС.

Атомная энергетика, испытав тяжёлый урок Чернобыля, продолжает развиваться, максимально обеспечивая безопасность и надёжность!