Аварии на зарубежных атомных электростанциях

В связи с постоянным стремлением человечества улучшить свою жизнь, мы постоянно ускоряем темпы производства. Это не может не отразиться на такой отрасли как энергетика. Самой распространённой и экологически чистой из всех энерговырабатывающих станций является атомная. Но как мы знаем, при аварии на данных станциях, происходит глобальное радиационное заражение окружающей среды.

Именно поэтому так важно изучить ошибки, которые были допущены на атомных станциях. Таким образом, актуальность данной проблемы объясняется следующими аспектами:

1. Аварии на АЭС и радиоактивное заражение территории создают экстремальную ситуацию в пострадавших регионах;

2. Изменение безопасности развития ядерной энергетики по опытам прошлых аварий.

Объектом нашего исследования являются аварии на АЭС.

Предметом нашего исследования являются причины аварий на атомных электростанциях и предотвращение их последствий.

Цель данного исследования заключается в изучении причин аварий на АЭС и способов предотвращения их последствий.

И чтобы достичь поставленной цели, мы выдвигаем следующие задачи реферата:

1. Познакомиться с хронологией аварий и катастроф на АЭС и других ядерных энергетических установках;

2. Проанализировать способы снижения радиоактивного фона;

3. Рассмотреть перспективы автономной энергетики.

Аннотация

Данная работа посвящена влиянию аварий и катастроф на АЭС на биоту и жизнь человека. Кроме этого были проанализированы способы снижения радиоактивного фона, а так же были рассмотрены возможные перспективы автономной энергетики.

1. Аварии и катастрофы на АЭС и других энергетических установках

Атомная электростанция (АЭС) — ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками.

Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии являются: США, Франция, Япония, Россия, Корея и Германия. В мире действует 441 энергетический ядерный реактор общей мощностью 374,692 ГВт, российская компания «ТВЭЛ» поставляет топливо для 76 из них.

1.1 История атомной энергетики

Во второй половине 40-х гг., ещё до окончания работ по созданию первой советской атомной бомбы, советские учёные приступили к разработке первых проектов мирного использования атомной энергии, генеральным направлением которого сразу же стала электроэнергетика.

В 1948 г. по предложению И. В. Курчатова и в соответствии с заданием партии и правительства начались первые работы по практическому применению энергии атома для получения электроэнергии

В мае 1950 года близ посёлка Обнинское Калужской области начались работы по строительству первой в мире АЭС.

Первая в мире промышленная атомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 в СССР, в городе Обнинск, расположенном в Калужской области. В 1958 была введена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 МВт, впоследствии полная проектная мощность была доведена до 600 МВт. В том же году развернулось строительство Белоярской промышленной АЭС, а 26 апреля 1964 генератор 1-й очереди дал ток потребителям. В сентябре 1964 был пущен 1-й блок Нововоронежской АЭС мощностью 210 МВт. Второй блок мощностью 350 МВт запущен в декабре 1969. В 1973 г. запущена Ленинградская АЭС.

За пределами СССР первая АЭС промышленного назначения мощностью 46 МВт была введена в эксплуатацию в 1956 в Колдер-Холле. Через год вступила в строй АЭС русск. мощностью 60 МВт в Шиппингпорте.

В 1979 году произошла серьёзная авария на АЭС Три-Майл-Айленд, а в 1986 году — масштабная катастрофа на Чернобыльской АЭС, которая, помимо непосредственных последствий, серьёзно отразилась на всей ядерной энергетике в целом. Она вынудила специалистов всего мира переоценить проблему безопасности АЭС и задуматься о необходимости международного сотрудничества в целях повышения безопасности АЭС.

15 мая 1989 года на учредительной ассамблее в Москве, было объявлено об официальном образовании Всемирной ассоциации операторов атомных электростанций, международной профессиональной ассоциации, объединяющей организации, эксплуатирующие АЭС, во всём мире. Ассоциация поставила перед собой амбициозные задачи по повышению ядерной безопасности во всём мире, реализуя свои международные программы.

Крупнейшая АЭС в Европе — Запорожская АЭС у г. Энергодар, строительство которой начато в 1980 г. С 1996 г. работают 6 энергоблоков суммарной мощностью 6 ГВт.

Крупнейшая АЭС в мире Касивадзаки-Карива по установленной мощности находится в Японском городе Касивадзаки префектуры Ниигата. В эксплуатации находятся пять кипящих ядерных реакторов и два улучшенных кипящих ядерных реакторов, суммарная мощность которых составляет 8,212 ГВт.

1.2 Характеристики аварий на АЭС

Радиационная авария — потеря управления источником ионизирующих излучений, вызванная неисправностью, повреждением оборудования, неправильным действием сотрудников (персонала), природными явлениями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей или радиоактивному загрязнению окружающей среды сверх установленных норм.

К основным источникам загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами относятся производственные предприятия, добывающие и перерабатывающие сырье, содержащее радиоактивные вещества, ядерные объекты (ЯО), радиохимические заводы, научно-исследовательские институты и другие объекты.

Наиболее опасными источниками ионизирующих излучений и радиоактивного заражения окружающей среды являются аварии на ядерных объектах. Под радиационными авариями на ядерных объектах понимают нарушение их безопасной эксплуатации, при котором произошёл выход радиоактивных продуктов и (или) ионизирующего излучения за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации границы в количествах, превышающих установленные значения. Радиационные аварии характеризуются исходным событием, характером протекания и радиационными последствиями.

В 1988 году Международным агентством по атомной энергетике (МАГАТЭ) была разработана Международная шкала ядерных событий (англ. INES, сокр. International Nuclear Event Scale). Уже с 1990 года эта шкала использовалась в целях единообразия оценки чрезвычайных случаев, связанных с гражданской атомной промышленностью.

Шкала применима к любому событию, связанному с перевозкой, хранением и использованием радиоактивных материалов и источников излучения и охватывает широкий спектр практической деятельности, включая радиографию, использование источников излучения в больницах, на любых гражданских ядерных установках и т. д. Она также включает утрату и хищения источников излучения и обнаружение бесхозных источников.

По шкале INES ядерные и радиологические аварии и инциденты классифицируются 8 уровнями (приложение 1):

Уровень 7. Крупная авария Уровень 6. Серьёзная авария Уровень 5. Авария с широкими последствиями Уровень 4. Авария с локальными последствиями Уровень 3. Серьёзный инцидент Уровень 2. Инцидент Уровень 1. Аномальная ситуация Уровень 0. Событие ниже шкалы.

1.3 Хронология аварий и катастроф на АЭС

Полная хронология событий описывается в сообщении экологического блога от 17 апреля 2011 г. Первая в мире серьёзная авария произошла 12 декабря 1952 года в Канаде, штат Онтарио, Чолк-Ривер на атомной электростанции «NRX». Техническая ошибка персонала привела к перегреву и частичному расплавлению активной зоны. Тысячи кюри продуктов деления попали во внешнюю среду, а около 3800 кубических метров радиоактивно загрязнённой воды было сброшено прямо на землю, в мелкие траншеи неподалёку от реки Оттавы.

Спустя почти 14 лет, 5 октября 1966 года в США на АЭС «Энрико Ферми» произошла авария в системе охлаждения экспериментального ядерного реактора, которая вызвала частичное расплавление активной зоны. Персонал успел вручную остановить его. Потребовалось полтора года, чтобы вновь запустить реактор на полную мощность.

Уже через три года во Франции 17 октября 1969 года на АЭС «Сант-Лаурен» при перегрузке топлива на работающем реакторе оператор ошибочно загрузил в топливный канал не тепловыделяющую сборку, а устройство для регулирования расхода газов. В результате расплавления пяти тепловыделяющих элементов около 50 килограммов расплавленного топлива попало внутрь корпуса реактора. Произошёл выброс радиоактивных продуктов в окружающую среду. Реактор был остановлен на один год.

20 марта 1975 года в США на АЭС «Брауне Ферри» начался пожар, продолжавшийся 7 часов и причинивший прямой материальный ущерб в 10 млн. долларов. Два реакторных блока были выведены из строя более чем на год, что принесло дополнительные убытки ещё в 10 млн. долларов. Причиной возникновения пожара стало несоблюдение мер безопасности при работах по герметизации кабельных вводов, проходивших через стену реакторного зала. Проверку этой работы осуществляли самым примитивным способом; по отклонению пламени горящей стеариновой свечи. В результате произошло воспламенение материалов изоляции кабельных отверстий, а затем огонь проник в помещение реакторного зала. Потребовались большие усилия, чтобы вывести реактор на безаварийный режим и ликвидировать пожар.

5 января 1976 года на АЭС «Богунице» в Чехословакии случилась авария, связанная с перегрузкой топлива. При обширной утечке «горячего» радиоактивного газа погибли два работника станции. Аварийный выход, через который они могли бы покинуть место ЧС, был заблокирован (чтобы «предотвратить частые случаи воровства»). Население относительно аварийного выброса радиоактивности предупреждено не было.

Крупнейшая авария в истории ядерной энергетики США случилась 28 марта 1979 года на АЭС «Три-Майл Айленд». В результате серии сбоев в работе оборудования и ошибок операторов на втором энергоблоке АЭС произошло расплавление 53 процентов активной зоны реактора. Случившееся напоминало «эффект домино». Сначала испортился водяной насос. Затем из-за прекратившейся подачи охлаждающей воды урановое топливо расплавилось и вышло за пределы оболочек тепловыделяющих сборок. Образовавшаяся радиоактивная масса разрушила большую часть активной зоны и едва не прожгла корпус реактора. Если бы это случилось, последствия были бы катастрофичны. Однако персоналу станции удалось восстановить подачу воды и снизить температуру. Во время аварии около 70 процентов радиоактивных продуктов деления, накопленных в активной зоне, перешло в теплоноситель первого контура. Мощность экспозиционной дозы внутри корпуса, в который были заключены реактор и система первого контура, достигла 80 Р/ч. Произошёл выброс в атмосферу инертного радиоактивного газа — ксенона, а также йода. Кроме того, в реку Саскугана было сброшено 185 кубических метров слаборадиоактивной воды. Из района, подвергшегося радиационному воздействию, эвакуировали 200 тыс. человек. В наибольшей степени пострадали жители округа Дофин, проживавшие вблизи АЭС. Серьёзные негативные последствия имела задержка на два дня решения об эвакуации детей и беременных женщин из 10-километровой зоны вокруг АЭС. Работы по очистке второго энергоблока, почти полностью разрушенного в результате аварии, заняли целых 12 лет и обошлись в 1 млрд. долларов, что фактически обанкротило компанию — владельца.

8 марта 1981 года в Японии на АЭС «Цугура» произошла утечка около 4 тыс. галлонов высокорадиоактивной воды сквозь трещину в дне здания, где хранились отработавшие тепловыделяющие сборки. 56 работников были подвергнуты при этом радиоактивному облучению. Всего за период с 10 января по 8 марта 1981 года произошли четыре подобные утечки. При аварийно-восстановительных работах повышенное облучение получили 278 работников АЭС.

9 декабря 1986 года в результате прорыва трубопровода второго контура на АЭС «Сарри» в США произошёл выброс 120 кубических метров перегретых радиоактивных воды и пара. Восемь работников АЭС попали под кипящий поток. Четверо из них скончались от полученных ожогов. Причина аварии — коррозионный износ трубопровода, который привёл к уменьшению толщины стенок трубы (с 12 до 1,6 мм).

Крупнейшая авария в истории атомной энергетики Испании (событие третьего уровня по шкале INES) произошла на АЭС «Ванделлос» 19 октября 1989 года. Пожар на первом энергоблоке АЭС. Из-за внезапной остановки одной из турбин произошли перегрев и разложение смазочного масла. Образовавшийся при этом водород взорвался, что и стало причиной возгорания турбины. Поскольку на станции не работала система автоматического пожаротушения, были вызваны пожарные подразделения соседних городов, находившихся в том числе на расстоянии до 100 километров от атомной электростанции. Борьба с огнём продолжалась более 4 часов. За это время серьёзно пострадали системы энергоснабжения турбин и охлаждения реактора. Работавшие на станции пожарные рисковали жизнью. Они не знали расположения и функций её объектов, не были знакомы с планом аварийных действий на АЭС. Применяли для тушения электрических систем воду вместо пены, что могло привести к поражению их электрическим током. Кроме того, людей не предупредили о риске работы в зонах с повышенным уровнем радиации. Так через три года после Чернобыля пожарные, уже в другой стране, стали заложниками опасной ситуации на атомной станции. К счастью, на этот раз никто из них сильно не пострадал.

В Японии 9 февраля 1991 года авария на АЭС «Михама» в 320 километрах к северо-западу от Токио. Из-за разрыва трубы произошла утечка 55 тонн радиоактивной воды из системы охлаждения реактора второго энергоблока. Радиоактивного загрязнения персонала и местности не было отмечено, но инцидент считался в то время самой серьёзной аварией на японских АЭС.

Авария третьего уровня по шкале INES была зафиксирована на Хмельницкой АЭС в Украине 25 июля 1996 года. Произошёл выброс радиоактивных продуктов в помещения станции. Один человек погиб.

Во время плановых ремонтных работ 10 апреля 2003 года на втором энергоблоке АЭС «Paks» (Венгрия) произошёл выброс в атмосферу инертных радиоактивных газов и радиоактивного йода. Причина — повреждение топливных сборок при проведении химической очистки их поверхности в специальном контейнере. Авария третьего уровня по шкале INES.

4 июля 2003 года на заводе по переработке радиоактивных отходов ядерного комплекса «Фуген» в 350 километрах к западу от города Токио произошёл взрыв, повлёкший за собой пожар. Экспериментальный ядерный реактор мощностью 165 МВт, заглушённый в марте 2003 года, этим происшествием не был затронут.

Авария на АЭС «Михама» 9 августа 2004 года. Из лопнувшей трубы второго контура системы охлаждения третьего энергоблока вырвалась струя пара с температурой 270° и обварила рабочих, которые находились в турбинном зале. Четыре человека погибли, 18 — серьёзно пострадали.

25 августа 2004 года произошла крупная утечка радиоактивной воды из системы охлаждения реактора второго энергоблока АЭС «Ванделлос» (Испания). По заявлению Испанского совета по радиационной безопасности, это наиболее серьёзная авария на этой АЭС со времени пожара в 1989 году.

11 марта 2011 года в Японии произошло самое мощное за всю историю страны землетрясение. В результате на АЭС «Онагава» была разрушена турбина, возник пожар, который удалось быстро ликвидировать. На АЭС «Фукусима-1» ситуация сложилась очень серьёзная — в результате отключения системы охлаждения расплавилось ядерное топливо в реакторе блока № 1, снаружи блока была зафиксирована утечка радиации, в 10-километровой зоне вокруг АЭС проведена эвакуация. На следующий день, 12 марта СМИ сообщили о взрыве на АЭС.

19 марта 2012 года Канадские власти сообщили об утечке радиоактивной воды в озеро Онтарио с АЭС, принадлежащей компании Ontario Power. Как пишет MIGnews, АЭС расположена в городе Пикеринг, в 35 км от Торонто. В заявлении компании сообщается, что в озеро попали 73 тыс. литров радиоактивной воды. Этот факт подтвердили и представители канадской Комиссии по Ядерной Безопасности.

На французской атомной электростанции «Фламанвиль», расположенной в северо-западном департаменте Манш, 26 октября 2012 года произошла утечка радиации, в результате чего первый реактор был переведён в состояние холодной остановки. За последний год это уже не первый случай аварий на французских АЭС, что заставляет противников этого вида энергии всё активнее требовать отказа от атомной энергетики.

2. Методика снижения радиоактивного фона

Радиоактивные отходы — непригодные к использованию материалы, содержащие радиоактивные вещества в количествах, превышающих допустимые концентрации этих веществ для воды. Радиоактивные отходы образуются при изготовлении ядерного топлива и топливных элементов, работе ядерных реакторов, переработке облучённых топливных элементов, производстве и использовании искусственных и естественных радиоизотопов.

По степени активности радиоактивные отходы делятся на:

1) слабоактивные с концентрацией бета-излучающих радиоизотопов до 10−5 кюри/л;

2) среднеактивные с концентрацией бета-излучателей до 1 кюри/л;

3) высокоактивные с концентрацией бета-активных радиоактивных веществ свыше 1 кюри/л.

Главным источником высокоактивных РО являются ядерные реакторы.

В США и Англии жидкие радиоактивные отходы также делятся на 3 категории:

1) высокоактивные — с содержанием радиоактивных веществ (РВ) в десятки кюри на 1 л;

2) среднеактивные — с концентрацией РВ в несколько милликюри или десятые доли кюри;

3) слабоактивные — с содержанием РВ, в 100−1000 раз превышающим ПДК, установленные для воды.

Радиоактивные отходы участвуют в локальном загрязнении радиоактивными веществами воздуха, воды, почвы и растений. Радиоактивное загрязнение внешней среды повышает уровень естественного радиоактивного фона и создаёт опасность поступления РВ в организм с водой и пищевыми продуктами. Отсюда очевидна необходимость локализации РО на месте их образования и предотвращения возможности их миграции по пищевым цепям питания человека и животных.

Жидкие РО малой и средней активности, содержащие короткоживущие радиоизотопы, выдерживают в специальных ёмкостях до снижения уровня активности, предусмотренного санитарными правилами, после чего сбрасывают в канализационную сеть или отводят в водоёмы. Выдерживание радиоактивных отходов высокой активности экономически невыгодно.

Более распространена очистка радиоактивных сточных вод коагуляцией. Для очистки применяют обычные коагулянты: Al₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃ и FeCl₃. Перешедшие в осадок (1−3% объёма) РВ вывозят на пункты захоронения. Наиболее полная дезактивация сточных вод достигается методом ионного обмена. Этим способом концентрация радиоактивных веществ в сточных водах может быть снижена до уровня ПДК.

Радиоактивные сточные воды биологических и медицинских учреждений до дезактивации подвергают очистке на биофильтрах по схеме обработки хозяйственно-фекальных сточных вод. После биологической очистки сточные воды подвергают концентрации методом упаривания с последующим захоронением радиоактивного осадка. Дезактивацию сточных вод после фильтрации через биологические фильтры производят путём ионообменной фильтрации.

В практике обезвреживания жидких радиоактивных отходов широкое применение находит метод упаривания сточных вод, допускающий дезактивацию радиоактивных вод любого солевого состава и любого уровня активности и обеспечивающий высокую степень дезактивации и получение концентрированного остатка высокой активности. Эффективность этого метода определяется отношением объёма жидких РО к объёму концентрата. Объём жидких РО может быть снижен после упаривания в 1000 раз. Метод непригоден при наличии в сточных водах летучих радиоактивных веществ (J¹³¹ и др.).

Для уменьшения объёма гидратных осадков после упаривания их подвергают обезвоживанию. Объем осадка при этом уменьшается в 10−15 раз. Более полное удаление влаги из гидратных осадков достигается использованием дренажных устройств с последующим высушиванием на открытом воздухе. Для полного удаления воды осадок высушивают на сушильных установках, упаковывают, отправляют в места захоронения.

Жидкие горючие Радиоактивные отходы, состоящие из смазочных масел, растворителей и экстрагентов (бензина, керосина, ацетона, эфира, спирта), следует выдерживать до спада активности в соответствии с установленными нормами ПДК. После соответствующего выдерживания горючие РО утилизируют или сжигают. При наличии долгоживущих радиоизотопов применяют сжигание, сушку, фильтрацию и отстаивание. Выделенные путём фильтрации и отстаивания твёрдые радиоактивные примеси подвергают захоронению, подобно твёрдым РО. Их смешивают с песком или землёй, упаковывают в металлические барабаны и заливают раствором бетона. Очищенные масла и растворители утилизируют или сжигают.

Проанализировав утилизацию РО, мы можем сделать вывод, что при такой правильной утилизации снизится и сам радиоактивный фон.

3. Перспективы автономной энергетики

авария радиоактивный атомный электростанция Автономная энергетика имеет шанс для развития, особенно в России, так как многие предприятия нуждаются в таком виде энергетики. Установить у себя автономный источник тепла (энергии) и создать измерительно-управляющий комплекс для комбинированного внутреннего или внешнего теплоснабжения предприятия — это дело одного месяца. В каком-то смысле это абсолютно реальный пример эффективного использования на своём производстве тех самых информационных технологий, о перспективности которых так много говорят сегодня с разных трибун. Окупаемость оперативной системы внешнего или внутреннего энергообеспечения — не более одного отопительного сезона. Денежные затраты потребуются, но они в 10−100 раз меньше, чем потребовалось бы на универсальное решение этой проблемы по советским стандартам, когда денег не считали, а организация экономически эффективного экспорта своих товаров казалась красивой, но не достижимой сказкой.

Из «нетрадиционных» энергоустановок, которые можно использовать в качестве автономных источников энергии (тепла), особое внимание следует уделить ВТГ (вихревые теплогенераторы). На нефтегазовых промыслах хорошие перспективы имеет внедрение уже освоенных российской промышленностью, так называемых когенераторов — автономных теплоэлектростанций, способных работать как на попутных газах, так и на дизтопливе. Небольшая, но «умная» доработка традиционных дизельных установок, резко улучшающая (примерно в 3 раза) их стоимостные характеристики, — ещё один пример интеллектуальной малой энергетики.

Развитие малой энергетики в России может существенно улучшить экономические показатели, как промышленных предприятий, так и коммунального сектора. Технически это реально уже сегодня. Требуется лишь психологическая перестройка государственных и частных управленческих структур, возможно, понадобится также широкий научно-технический ликбез для руководителей всех уровней. Ситуация здесь в определённой степени аналогична той, что складывается в России с развитием малого бизнеса. Возникает перспективная связка «малая энергетика + малый бизнес». И малая энергетика ни в коей степени не является конкурентом Большой энергетики (ТЭЦ, ГЭС, АЭС). Эти два направления в технике развиваются в разных жизненных пространствах, взаимно дополняя друг друга. Так, используя дешёвое ночное электричество, потребитель с помощью вихревого теплогенератора, в котором для раскрутки потоков воды можно использовать электромотор, закачивает тепло в тепловой аккумулятор («соляной раствор», аккумулятор с фазовым переходом вещества и т. п.), а потом использует в дневное время. Затраты на производство товаров можно существенно сократить.

Заключение

Аварии на зарубежных АЭС показывают нам то, что важной проблемой на сегодняшний день является безопасная эксплуатация атомных электростанций. Ведь самое обыкновенное невыполнение техники безопасности может привести к таким же последствиям, что и ядерная война.

За последние десятилетия эксплуатации АЭС произошло немало катастроф, и основная их часть происходит из-за человека. Малейшая ошибка приводит к катастрофическим последствиям, которые в дальнейшем могут являться неразрешимыми. Ведь при аварии на АЭС создаётся экстремальная ситуация в пострадавших регионах. Что оставляет радиационный отпечаток на долгие годы.

Совсем недавно страны Европы начали отказываться от данного вида энергетики. Хотя они и понизят тем самым процент аварий на АЭС, но это совсем не выход. Ведь атомная энергетика довольно-таки молодая энергетика, и поэтому данной отрасли следует ещё развиваться. А такими категоричными шагами развитие полностью ликвидируется. Для будущего прогресса требуется лишь доскональное изучение прошлых ошибок и предотвращение их повторения.

Сегодня люди должны подумать о своём будущем, о том в каком мире они будут жить уже в ближайшие десятилетия.

1. http:// 4108.ru/u/atomnaya_elektrostantsiya (дата обращения: 20.12.2012 г.)

2. http://fireplanexpress.ru/publ/kharakteristika_vozmozhnykh_chrezvychajnykh_situacij/1−1-0−20 (дата обращения: 20.12.2012 г.)

3. ИНЕС Руководство для пользователей международной шкалы ядерных и радиологических событий [МАГАТЭ и ОЭСР / Агентство по ядерной энергии]. — Вена, Австрия: Изд-во МАГАТЭ, 2008. — 238 с.

4. http://ecoby.blogspot.ru/2011/04/blog-post₁₇.html (дата обращения: 20.12.2012 г.)

5. http://www.medical-enc.ru/16/radioaktivnye_othody.shtml (дата обращения: 20.12.2012 г.)

6. http://innovatory.narod.ru/sharkov.html (дата обращения: 20.12.2012 г.)