Причины катастрофы и некоторые аспекты ее развития

КАТАСТРОФА НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОГРАММА ПО ПРЕОДОЛЕНИЮ ПОСЛЕДСТВИЙ КАТАСТРОФЫ

Чернобыльская АЭС расположена в 18 км от г.Чернобыль (рис.1) и в 150 км от Киева. В 4 км от АЭС расположен город атомщиков Припять. Общая численность населения в 30-километровой зоне вокруг АЭС была свыше 100 тыс. человек (средняя плотность населения – 70 чел./км²). Около 50 тыс. проживало в Припяти, более 12 тыс. – в Чернобыле. Обслуживающий персонал АЭС насчитывал около 6,5 тыс. человек.

В 1986 году на Чернобыльской АЭС в эксплуатации находилось 4 энергоблока первой и второй очереди. В 1,5 км к юго-востоку от главного корпуса велось строительство двух энергоблоков третьей очереди.

Авария произошла 26 апреля 1986 года в 1 ч 23 мин (рис.2). В это время на станции работало около 400 человек. Чернобыльский реактор относится к установкам типа РБМК (реактор большой мощности канальный). Общая загрузка реактора на момент аварии составила 190,3 т урана-238,235 (за пределы здания было выброшено около 6,7 т). В качестве теплоносителя в таких реакторах используется легкая вода под давлением, а в качестве замедлителя –графит.

Причиной аварии явился ряд допущенных работниками электростанции грубых нарушений правил эксплуатации реакторных установок. События, приведшие к аварии, произошли в результате попытки испытания системы управления электропитанием, позволяющим сохранять подачу электроэнергии в результате аварийного обесточивания станции. Действия, предпринятые в ходе этого испытания, привели к значительным колебаниям температуры и расхода воды, подаваемой в активную зону реактора.

Неустойчивое состояние реактора перед аварией было обусловлено как конструктивными недостатками, так и ошибочными действиями операторов (например, отключение аварийных систем защиты реактора, которые должны были автоматически сработать от любого из ряда аварийных сигналов и предотвратить нарастание реакции деления ядерного горючего).

Действия операторов привели также к внезапному нарастанию мощности реактора, что привело к резкому повышению температуры и давления в его активной зоне и контуре теплоносителя. Образовавшаяся в теплоносителе ударная волна разрушила большую часть нижних перепускных сочленений. Произошла утечка воды (теплоносителя) из первого контура и ее мгновенное превращение в пар, а затем и мощный взрыв с разрушением активной зоны реактора и реакторного здания. В результате топливо, части активной зоны, и элементы конструкций были выброшены из реакторного зала на крышу соседних зданий и землю вокруг реактора. Произошло массовое поступление радиоактивных веществ в окружающую среду. Пожар возник в результате возгорания крыши реактора и машинного зала. По кабельным проемам пожар стал распространяться в направлении реактора 3 блока.

С момента катастрофы возникли три важнейшие и требовавшие немедленного решения задачи: 1)борьба с пожаром на АЭС; 2)предотвращение развития аварии в активной зоне реактора; 3)определение масштабов аварии для принятия практических мер по ликвидации ее последствий.

27 апреля 1986 г. для борьбы с огнем и выбросами радионуклидов на первом этапе в кратер, образовавшийся в результате разрушения реактора, сбрасывали специальные составы, поглощающие нейтроны и, материалы, используемые при тушении пожаров. В общей сложности в реактор было сброшено около 5000 тонн различных материалов: 40 т соединений бора; 2400 т свинца; 1800 т песка и глины; 600 т доломита; некоторое количество фосфата натрия и жидких полимерных материалов.

В начале мая возникла опасность, что раскаленные радиоактивные массы опустятся вниз и достигнут грунтовых вод, загрязнив их. Для прекращения этих процессов было решено прорыть тоннель под реактором, соорудив теплообменник на бетонной плите с принудительным охлаждением. К ноябрю 1986 года разрушенный реактор был закрыт саркофагом, что позволило уменьшить уровень излучаемой радиации в 100 раз.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивное облако, содержащее 30 млн. Ки, накрыло территории многих стран: на севере – Швецию, Норвегию; на западе - Германию, Польшу, Австрию, на юге – Грецию, Югославию, Италию и др. Радиоактивное загрязнение земной поверхности было обнаружено почти во всех европейских странах (табл.1.). Под загрязнением понимают содержание цезия-137 на уровне 37кБк/м²(1 Ки/км²). В качестве реперного радионуклида для оценки загрязнения земной поверхности был выбран цезий-137. Это обусловлено следующими причинами: его существенным вкладом в пожизненную эффективную дозу облучения; длительным периодом полураспада; относительной простотой измерения.

Загрязнение цезием-137 территории Европы в результате аварии на ЧАЭС

Страна	Площадь загрязнения (км²)
1-5 Ки/км²	5-15 Ки/км²	15-40 Ки/км²	свыше 40 Ки/км²
Россия Беларусь Украина Швеция Финляндия Австрия Норвегия Болгария Швейцария Греция Словения Италия Молдавия	49 800 29 900 37 200 12 000 11 500 8 600 5 200 4 800 1 300 1 200	5 700 10 200 3 200 - - - - - - - - - -	2 100 4 200 - - - - - - - - - -	2 200 - - - - - - - - - -

Из представленных данных видно, что основному загрязнению подверглись территории Беларуси, России и Украины.

По международной шкале радиационных аварий принятой в МАГАТЭ в 1990 году Чернобыльская авария отнесена к 7 уровню (табл.2).

Уровень аварии	Наименование	Критерии	Примеры
	Глобальная авария	Выброс в окружающую среду большого количества радиоактивных продуктов, накопленных в активной зоне, в результате которого будут повышены дозовые пределы для запроектных аварий.Возможность острых лучевых поражений, последующее влияние на здоровье населения, проживающего на большой территории, включающей более чем одну страну. Длительное воздействие на кружающую среду.	Чернобыль, СССР, 1986 г.
	Тяжелая авария	Выброс в окружающую среду большого количества радиоактивных продуктов, накопленных в активной зоне, в результате которого дозовые пределы для проектных аварий будут превышены, а для запроектных нет. Требуются широкомасштабные мероприятия для предотвращения серьезных последствий для здоровья	Виндескейл, Шеллафилд, Великобритания, 1957 г.
	Авария с риском для окружаю- щей среды	Выброс в окружающую среду такого количества продуктов, которое приводит к незначительному превышению дозовых пределов для проектных аварий.Разрушение большей части активной зоны,вызванное механическим воздействием или плавлением. В некоторых случаях требуется частичное введение планов мероприятий по защите персонала и населения на случай аварии.	Тримайл- Айленд, США, 1979 г.
	Авария в пределах АЭС	Выброс радиоактивных продуктов в окружающую среду в количествах не превышающих дозовые пределы для населения при проектных авариях. Облучение работающих порядка 1 Зв, вызывающее лучевые эффекты.	Сан-Лоурент, Франция, 1980 г.
	Серьезное происшествие	Выброс в окружающую среду радиоактивных продуктов в количестве, не превышающем 5-кратный допустимый суточный сброс. Происходит значительное переоблучение работающих (порядка 50 мЗв). За пределами площадки не требуется принятия защитных мер.	Ван-дел-Лос, Испания, 1989 г.
	Происшествие средней тяжести Незначитель- ное происшествие	Отказы оборудования или отклонения от нормальной эксплуатации, которые хотя и не вызывают непосредственного влияния на безопасность станции, но способны привести к значительной переоценке мер безопасности Функциональные отклонения, которые не представляют какого-либо риска, но указывают на недостатки в обеспечении безопасности (отказ оборудования, ошибки персонала, недостатки руководства).	- -
	Не имеет значения для безопасности	-	-