Аварии на радиационно опасных объектах

Радиационно опасный объект (РОО) – предприятие, на котором при авариях могут произойти массовые радиационные поражения.

Радиационная авария – потеря управления источником ионизирующего излучения, вы- званная неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персона- ла), стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных норм или к радиоактивному загрязнению окру- жающей среды.

Радиационные аварии подразделяются на три типа:

локальные – нарушение в работе РОО, при котором не произошел выход радиоактив- ных продуктов или ионизирующих излучений за предусмотренные границы оборудования, технологических систем, зданий и сооружений в количествах, превышающих установлен- ные для нормальной эксплуатации предприятия значения;

 

местные – нарушение в работе РОО, при котором произошел выход радиоактивных продуктов в пределах санитарно-защитной зоны и в количествах, превышающих установ- ленные нормы для данного предприятия;

общие – нарушение в работе РОО, при котором произошел выход радиоактивных продуктов за границу санитарно-защитной зоны и в количествах, приводящих к радиоак- тивному загрязнению прилегающей территории и возможному облучению проживающего на ней населения.

Когда-нибудь окажется, что на всех нас не хватает природных богатств. И главным дефицитом скоро станет энергия. Нефть, уголь, газ иссякнут в течение обозримого будуще- го. Высказанное много лет назад изречение о том, что мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее – наша задача, в свое время звучало вполне актуально. Сейчас бо- лее справедливо говорить так: нам нечего ждать милостей от природы после того, что мы с ней сделали.

Альтернативным источником является ядерная энергия, освоение которой повлекло за собой такое количество катастроф и человеческих жертв, что до сих пор невозможно оце- нить перспективы ядерной энергетики. С одной стороны, очевидна ее экономическая выго- да, с другой – не менее очевидна ее потенциальная опасность.

Ядерная энергетика основана на использовании ядерного топлива, в качестве которого применяют три делящихся радионуклида: уран-235, уран-238 и плутоний-239. Некоторые из них являются частью природного урана (уран-235, уран-238), другие получают искус- ственным путем в процессе деления ядерного топлива (плутоний-239).

В отечественной ядерной технологии широкое применение нашли водо-водяные энер- гетические реакторы (ВВЭР) и водо-графитные реакторы канального типа (РБМК – реактор большой мощности канальный).

Международным агентством по использованию атомной энергии (МАГАТЭ) разрабо- тана шкала оценки опасности событий на атомных электростанциях, в которой предусмот- рено 8 уровней аварийной обстановки. (В РФ введена с 1 сентября 1990 г., таблица 4.1).

 

Таблица 4.1. Международная шкала оценки ядерных событий или аварий (МАГАТЭ)

Уровень события	Определение	Содержание события (примеры аварий)
	Ниже уровня шка- лы	Не имеет значимости с точки зрения безопасности.
	Аномалия	Незначительное происшествие. Защита персонала и насе- ления не требуется.
	Инцидент	Происшествие средней тяжести. Защита персонала и насе- ления не требуется.
	Серьезный инци- дент	Серьезное происшествие без радиационных последствий для населения вне АЭС. Возможны незначительные пора- жения персонала. Защиты населения не требуется.
	Авария в пределах АЭС	Выброс в окружающую среду РВ. Возможны поражения персонала (доза облучения до 1 Зв). Защита населения не требуется (Ленинградская АЭС, 1992 г.)
	Авария с риском для окружающей среды	Возможно частичное поражение населения и воздействие на окружающую среду. Необходимы противоаварийные мероприятия и защита персонала АЭС (Уинскейл, 1957 г.; Три-Майл-Айленд, 1959 г.).
	Серьезная авария	Выброс в окружающую среду РВ, приведший к превыше- нию дозовых пределов для проектных аварий. Возможны поражения населения. Необходима частичная эвакуация населения (Кыштым, 1957 г.).
	Глобальная авария	Выброс в окружающую среду большой части РВ, привед-

 

ший к превышению дозовых пределов для запроектной аварии (Чернобыль, 1986 г., Фукусима, 2011 г.).

 

По данным МАГАТЭ за последние 20 лет в 143 странах на АЭС имели место, в сред- нем, около 10 аварий различной тяжести в год. Основные причины аварий сведены в таб- лице 4.2.

 

Таблица 4.2 – Основные причины аварий на АЭС

Причины аварий	Число аварий, %
Ошибки в проектах	30,7
Износ оборудования, коррозия	25,5
Ошибки операторов	17,5
Ошибки в эксплуатации	14,7
Прочие причины	11,6

 

В таблице 4.3 приведены сравнительные характеристики негативного воздействия ядерных взрывов и аварии на ЧАЭС.

 

Таблица 4.3 – Характеристика негативного воздействия ядерных взрывов и аварии на ЧАЭС.

Показатели	Ядерный взрыв	Авария на ЧАЭС
Температура облака, 0С
Высота подъема облака, км	10-20	0,5-1,0
Продолжительность существования облака, ч	0,2	>100
Радиоактивность, Ки
через 1 час	5×1011	5,6×109
через 1 год	9×106	2,8×108
через 10 лет	3×105	4,4×107

 

К настоящему времени произошло много радиационных аварий различной тяжести на предприятиях ядерной энергетики, в медицине и промышленности, а также возникла еще одна серьезная проблема, связанная с утилизацией отработанного топлива и защитой насе- ления и персонала от радиационного излучения.

Поступающие на АЭС свежие, еще не работавшие тепловыделяющие элементы (ТВЭ- Лы) не представляют практически никакой опасности для человека и окружающей среды.

Для «свежего» ядерного топлива характерна очень малая радиоактивность, настолько ма- лая, что при изготовлении ТВЭЛов и обращении с ними нет необходимости использовать проти- ворадиационную защиту персонала. Экскурсантам, посещающим Курчатовский институт, пред- лагают даже подержать таблетки с ядерным топливом. Правда, предупреждают: «Осторожно!» Но вместо слова «радиация!» следует «не уроните!» (как известно, у урана – большая плотность и поэтому небольшая по размерам таблетка имеет большой вес).

Отработанное ядерное топливо – один из самых радиационно-опасных объектов ядер- ного топливного цикла. Даже кратковременное пребывание человека вблизи ОЯТ неизбеж- но сопровождается очень большими дозами облучения. ОЯТ может нанести серьезный ущерб природе и представляет прямую угрозу здоровью и жизни людей. Любая аварийная ситуация или нарушение технологии в ходе его переработки неминуемо приведут к самым тяжелым последствиям.

Поэтому при решении вопроса о целесообразности ввоза ОЭТ из-за рубежа и оценке финансовых выгод от этого следует учитывать и возможные экономические потери в слу- чае какой-либо нештатной ситуации.

 

В мире накоплено около 240 тыс. т ОЯТ. Из 30 государств, развивающих ядерную энергетику, только Великобритания, Франция и Россия имеют радиохимические предприя- тия для переработки ОЯТ с АЭС.

Следует отметить, что со временем радиоактивность ОЯТ снижается, так, за 3 года проис- ходит снижение радиоактивности почти в 20 раз. Поэтому на каждой АЭС имеются специальные хранилища ОЯТ, где происходит их хранение в течение 3-5 лет. Только после этого ОЯТ можно транспортировать в массивных защитных контейнерах, изготовленных из поглощающих радиа- цию материалов (чугун, бетон, сталь) в специальных вагон-контейнерных поездах. Ежегодно по дорогам России проходит 30 транспортов с радиационно-опасными грузами.

При этом решаются три задачи:

обеспечить радиационную безопасность персонала и населения; исключить перегрев ОЯТ;

принять меры против попыток хищения топлива террористами.

В США для перевозок контейнеров используют автотрейлеры и морские суда. Швеция и Япония перевозят ОЯТ на перерабатывающие предприятия Франции и Великобритании также морским путем. И за время транспортировок ОЯТ не было ни одной аварии с радиа- ционными последствиями.

Эксплуатация отечественного радиохимического комбината «Маяк» под Челябинском в начальные годы его работы сопровождалась чрезмерным радиационным воздействием на персонал и окружающую среду. Радиоактивные растворы сбрасывались в реку Теча и озеро Карачай. Радиационному воздействию подвергались 124 тыс. человек, проживающих в Че- лябинской и Курганской областях. Большие дозы облучения (до 1,7 Зв) получили 28 тыс. человек. Было зарегистрировано 935 случаев заболеваний хронической лучевой болезнью. Было отселено около 8 тыс. человек из 21 населенного пункта.

Высокие дозы облучения получил и персонал радиохимического завода – от 1,5 до 2,7 Зв при допустимом тогда пределе для персонала – 0,3 Зв (это более чем в 100 раз превышает совре- менную допустимую дозу). Лучевые заболевания получили 3444 сотрудника предприятия.

29 сентября 1957 г. произошел мощный взрыв на комбинате «Маяк» (Кыштымская авария) с выбросом РВ на высоту 1-2 км. Облучению подверглись 272 тыс. человек, про- живающих в 217 населенных пунктах. Около 9 тыс. человек получили дозу свыше 1 Зв (Че- лябинская, Свердловская, Тюменская области). Загрязнение земель достигло 150000 Ки/км2; на площади свыше 280 км2 плотность заражения составила около 100 Ки/км2. Сейчас ситуация изменилась. Уровни облучения персонала во много раз ниже предельно допустимых величин. Так, средняя доза облучения работников комбината «Маяк» состав- ляет 2,8 мЗв в год при допустимой дозе, установленной нормами радиационной безопасно- сти (НРБ-99), 20 мЗв в год.

В России сегодня хранится 16 тыс. т ОЯТ. Объемы хранилищ рассчитаны на захороне- ние собственных отечественных отходов вплоть до 2017 г. Так, например, хранилища жид- ких отходов на многих АЭС близки к заполнению. Хуже всего обстоят дела на Курской АЭС – там почти не осталось места для жидких отходов.

Тем не менее в настоящее время абсолютно безопасной технологии переработки и утилизации ОЯТ не существует. Наиболее привлекательным выглядит активно обсуждае- мое в последнее время создание замкнутого цикла – когда отработавшее ядерное топливо используется повторно как энергоноситель. Но создание такого цикла потребует опреде- ленных материальных затрат, и не превысят ли эти затраты выгоды от использования ядер- ной энергии?

К типовым радиационно опасным объектам относятся: атомные электростанции, предприятия по изготовлению ядерного топлива, по переработке отработавшего топлива и захоронению радиоактивных отходов, научно-исследовательские и проектные организа- ции, имеющие ядерные реакторы, ядерные энергетические установки на транспорте.

Объекты ядерной энергетики относятся к категории предприятий с высокой степенью опасности, но малым риском.

 

Такое положение объясняется строгими стандартами безопасности, принятыми в ядерной индустрии с самого начала ее развития.

Причины аварий на ядерных реакторах, как правило, связаны с нарушением барьеров безопасности, предусмотренных для каждого реактора в процессе его эксплуатации. В тя- желых случаях нарушения контроля и управления ядерной реакцией могут произойти теп- ловые и ядерные взрывы. Тепловой взрыв может возникнуть тогда, когда вследствие быст- рого неуправляемого развития реакции резко возрастает мощность и происходит накопле- ние энергии, приводящей к разрушению реактора со взрывом.

Для лучшей организации защиты персонала и населения производится заблаговре- менное зонирование территории вокруг радиационно опасных объектов. Устанавливаются три зоны:

1) зона экстренных мер защиты – это территория, на которой доза облучения всего тела за время формирования радиоактивного следа или доза внутреннего облучения от- дельных органов может превысить верхний предел, установленный для эвакуации;

2) зона предупредительных мероприятий – это территория, на которой доза облуче- ния всего тела за время формирования радиоактивного следа или доза облучения внутрен- них органов может превысить верхний предел, установленный для укрытий и йодной про- филактики;

3) зона ограничений – это территория, на которой доза облучения всего тела или от- дельных его органов за год может превысить нижний предел для потребления пищевых продуктов. Зона вводится по решению государственных органов.

9 января 1996 г. был введен в действие Федеральный закон «О радиационной без- опасности населения», который определяет правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны его здоровья.

Необходимость развития атомной энергетики не требует аргументации. Атомные электростанции нужны. Однако надо помнить, как бы люди ни старались свести к миниму- му вероятность аварийных ситуаций, невозможно исключить их абсолютно. Этим опреде- ляется особая актуальность разработки и тщательного выполнения программ, обеспечива- ющих минимизацию последствий радиационных аварий любого масштаба.

Специалисты утверждают: при правильной эксплуатации нет никакой опасности утечки радиации с объектов использования, переработки или хранения радиоактивных ве- ществ. Однако, несмотря ни на какие правила, один из первых тревожных сигналов про- звучал из-за океана.

28 марта 1979 года произошла авария на атомной электростанции «Три-Майл- Айленд» (США). Произошло лишь два выброса, в основном инертных радиоактивных газов (ксенона и криптона), а также некоторого количества радионуклидов йода. Никто из лю- дей не погиб и даже не был серьезно облучен. Это произошло благодаря принятым прави- лам зонирования помещений. Однако ущерб от аварии был огромный. И сейчас, спустя уже многие годы после аварии, работы по обеззараживанию и дезактивации продолжа- ются. Они уже обошлись более чем в миллиард долларов.

Наша отечественная история, к сожалению, богата радиационными инцидентами раз- ного типа и масштаба: поражения отдельных людей, ограниченного контингента (напри- мер, аварии на подводных лодках), больших групп профессионалов на производстве и, наконец, жителей целых районов и регионов. Такое происходило при испытаниях атомного оружия, аварий на атомных электростанциях в Южном Урале.

К сожалению, хотя предпринимаются, казалось бы, все меры для обеспечения без- опасной и безаварийной работы реакторов, число «незапланированных» утечек продуктов ядерного деления является значительным. По неполным данным только на всех АЭС стра- ны за время их эксплуатации произошло свыше 300 нештатных ситуаций.

Самая крупная авария произошла на 4-м блоке Чернобыльской АЭС, на которой установлены ядерные реакторы РБМК-1000 (реакторы большой мощности канальные). Не- смотря на то, что на Ленинградской АЭС (1975 г.) и 1-м блоке Чернобыльской АЭС (1982

 

г.) уже были инциденты при эксплуатации реакторов РБМК, разработчики реактора недо- статочно глубоко разобрались с причинами этих аварий, а сами аварии были неоправданно засекречены. На Ленинградской АЭС была авария и в 1992 г. Выброс РВ произошел через вентиляционную трубу из-за неисправности охлаждения, что привело к разрыву стенки од- ного из каналов реактора РБМК.

Более того, в докладе правительству Советского Союза от 21 февраля 1979 г. тогдаш- ний председатель КГБ СССР Ю.В. Андропов сообщал, что нарушение норм монтажа и строительства во многих частях Чернобыльской АЭС и допущенные отклонения от проекта могут привести к одной или более авариям. Но через год после этого доклада проектиров- щики и строители этой АЭС получили правительственные награды.

Не послужила уроком и авария на американской АЭС в Три-Майл-Айленде. Уже по- сле аварии в Чернобыле бывший первый заместитель председателя Госкомитета по надзору за безопасным ведением работ в атомной энергетике и промышленности В. Сидоренко от- кровенно заявил: «Приходится слышать, что мы прозевали аварию на станции «Три-Майл- Айленд», не учли ее опыта. Это не так. Мы не прозевали эту аварию, мы на нее наплевали – организованно и централизованно. Некоторые из присутствующих помнят многочисленные высказывания, что у нас такой аварии не может быть…».

26 апреля 1986 г. в 1 ч 23 мин произошел тепловой взрыв реактора на ЧАЭС, кото- рый вызвал разрушение активной зоны реактора, продолжительное горение графита и выброс в атмосферу огромного количества радиоактивных продуктов деления. Характер- ная особенность этой аварии в том, что поступление в атмосферу радиоактивных ве- ществ продолжалось на протяжении нескольких недель. От аварии пострадал ряд регио- нов Украины, Белоруссии, России (19 субъектов), Финляндии, Польши, Германии, Италии и других стран. Первоначальный выброс радиоактивных веществ на большую высоту (до 1- го км) привел к переносу небольших их количеств и за пределы Европы, включая Сибирь, Среднюю Азию, Китай, Японию, США.

Население, проживающее в районе катастрофы, не было своевременно проинформи- ровано. Эвакуация была проведена с запозданием. Решение на проведение йодной профи- лактики (запасы йодистого калия были достаточны) из-за нерешительности и некомпе- тентности руководителей было принято с большим опозданием.

Пострадало 134 человека из числа работавших на станции в момент аварии (у них была диагностирована лучевая болезнь). Из них 31 человек погиб. Остальные, перенесшие лучевую болезнь разной степени тяжести, и по сей день находятся под наблюдением специ- алистов. В ликвидации последствий аварии участвовало свыше 300 тыс. человек, более 7 тыс. из них уже умерли, около 30 тыс. стали инвалидами.

Причинами аварии явились как грубейшие ошибки обслуживающего персонала, так и конструктивные недостатки ядерного реактора РБМК.

В связи с тем, что начало аварии совпало с вегетационным периодом созревания растений, произошло массовое загрязнение зелени, ранних овощей, фруктов и кормов. При анализе продукции сельского хозяйства наиболее опасными для человека оказались яблоки и молоко.

Авария на ЧАЭС явилась самой тяжелой в атомной энергетике. Это крупнейшая тех- ногенная катастрофа ХХ века. Ее последствия приобрели значительные, во многом непред- сказуемые масштабы. Только в России площадь радиоактивного загрязнения с плотностью свыше 1 Ки/км2 по цезию-137 составляет более 50 тыс. км2. Последствия аварии сказались в 19 российских регионах, где на зараженных территориях проживает более 3 млн. человек. Такие масштабы аварии стали следствием: во-первых, нерационального размещения АЭС в густонаселенном регионе; во вторых, сооружение реактора в обычном, а не защищенном варианте: в-третьих, отрицательно сработавшего человеческого фактора, который проявил- ся в неподготовленности и нерешительности должностных лиц, в чрезмерной централиза- ции принятия решений.

 

Зонирование населенных пунктов по величине средней годовой эффективной дозы (СГЭД), которая может быть получена жителями 14 областей России, подвергшихся радио- активному заражению в результате аварии на Чернобыльской АЭС, представлено в таблице

4.4. 15 декабря 2000 г. остановлен последний работавший энергоблок ЧАЭС, которая пере- стала быть источником электроэнергии, но осталась источником большой опасности и бу- дет им по меньшей мере еще 100 лет. Вывести из эксплуатации последний остановленный энергоблок планируется к 2008 г., когда все ядерное топливо извлекут из реактора, а ра- диоактивные отходы надежно захоронят. До этого времени и сама станция, и третий энер- гоблок будут считаться ядерно-опасными объектами.

Таблица 4.4 – Распределение населенных пунктов по величине СГЭД в 2001 г.

Области	Число населен- ных пунктов	В том числе, в интервале доз, мЗв
<0,3	0,3-1,0	>1,0	>5,0
Брянская
Калужская					-
Тульская				-	-
Орловская				-	-
Белгородская			-	-	-
Воронежская			-	-	-
Курская			-	-	-
Ленинградская			-	-	-
Липецкая			-	-	-
Мордовия			-	-	-
Пензенская			-	-	-
Рязанская			-	-	-
Тамбовская			-	-	-
Ульяновская			-	-	-
Итого

 

В России по состоянию на 1 января 2004 года в эксплуатации находилось 30 энерго- блоков на 10 атомных электростанциях:

Белоярская (п.г.т. Заречный под Екатеринбургом) - 1 энергоблок БН-600 (на быстрых нейтронах) мощностью 600 МВт;

Билибинская (р.п. Билибино) – 4 энергоблока ЭГП-6 (графитовый реактор с есте- ственной циркуляцией теплоносителя) мощностью 48 МВт;

Балаковская (г. Балаково) – 4 энергоблока ВВЭР-1000 мощностью 4000 МВт; Волгодонская (г. Волгодонск) - 1 энергоблок ВВЭР-1000 мощностью 1000 МВт Калининская (г. Удомля) - 2 энергоблока ВВЭР-1000 мощностью 2000 МВт; Кольская (п.г.т. Полярные Зори) – 4 энергоблока ВВЭР-440 мощностью 1760 МВт; Курская (г. Курчатов) – 4 энергоблока РБМК-1000 мощностью 4000 МВт; Ленинградская (п.г.т. Сосновый бор) – 4 энергоблока РБМК-1000 мощностью 4000 МВт; Нововоронежская (г. Нововоронеж) - 2 энергоблока ВВЭР-440 и 1 энергоблок ВВЭР-

1000 общей мощностью 1880 МВт;

Смоленская - 3 энергоблока РБМК-1000 мощностью 3000 МВт.

Следует отметить, что получение электроэнергии на АЭС является наиболее эколо- гически чистым процессом (см. таблицу 4.5).

 

Таблица 4.5. Показатели воздействия объектов электроэнергетики на окружающую среду.

Топливо	Последствия воз- действия	Вредные выбросы	Экологический ущерб (в относительных единицах)
Уголь, мазут	Кислотные дожди, парниковый эффект	Двуокись серы (SO2), угле- кислый газ (СО2), бензаперен	5,0
Природ-	Загрязнение и де-	Двуокись азота (NO2), угле-	1,5

 

ный газ	градация экосистем	кислый газ (СО2)
Ядерное топливо	Радиоактивность	Радиоактивность ниже есте- ственного фона	1,0

 

Доля ядерной энергетики в России составляет 16 % (8-е место в мире, 1-е место в ми- ре – Литва – 77,2%).

В последние годы много сделано для повышения безопасности работы атомных элек- тростанций. Рассмотрим это на примере Нововоронежской АЭС, одной из первых в России. На Нововоронежской АЭС, начиная с 1964 г., эксплуатируются одни из самых без- опасных реакторов – водо-водяные энергетические (ВВЭР). Из 58 реакторов этого типа, сооруженных в мире, 49 продолжают работать. Кроме того, еще 14 реакторов ВВЭР в настоящее время строятся в 6 странах. Несмотря на это, работа по повышению безопасно-

сти работы станции ведется постоянно.

По соглашению о представлении средств, заключенному между Европейским банком реконструкции и развития и Российской Федерацией в 1995 г., происходит реализация 14 мероприятий, направленных на повышение как эксплуатационной, так и технической без- опасности энергоблоков.

Для контроля вокруг станции в пятидесятикилометровой зоне организовано 33 стационар- ных дозиметрических поста, на которых контролируется радиоактивность осадков, почвы и рас- тительности, а также наиболее значимой в рационе жителей сельскохозяйственной продукции: мяса, пшеницы, картофеля, сахарной свеклы. В 1996 г. в санитарно-защитной зоне установлено 10 автоматических установок непрерывного измерения и отображения информации о гамма- фоне, входящих в информационную систему «IRIS/RUSSIA». За все годы наблюдений не отме- чено влияния на радиационную обстановку со стороны АЭС.

Аварии на АЭС могут возникать и из-за внешних воздействий, таких как землетрясе- ние, падение на станцию самолета, ударной волны при взрыве, совершение террористиче- ского акта. Все это учитывается при разработке проекта и эксплуатации АЭС.

В частности, при проектировании Нововоронежской АЭС было учтено, что интен- сивность землетрясения максимальной силы с частотой один раз в 10 000 лет для Воронежа составляет 6 баллов (данные Института физики земли им. О.Ю.Шмидта). С учетом этого в качестве максимального расчетного землетрясения для Нововоронежской АЭС было при- нято землетрясение силой 7 баллов.

Реактор не будет поврежден при падении на здание АЭС самолета типа МИГ массой 20 т со скоростью 700 км/ч. Падение крупного пассажирского самолета весом около 100 т приведет к меньшему по силе воздействию. Вероятность падения самолета на стацию ме- нее 10-7 в год.

Наряду с этим предусмотрена защита станции от потенциально возможных взрывов в ее окрестностях, сопровождающихся ударной волной с избыточным давлением 50 кПа (0,5 кг/см2). Такое воздействие ударной волны соответствует взрыву тротила массой 5 т на расстоянии 200 м от АЭС.