Атомные электростанции являются важнейшей составной частью энергетического комплекса во всех развитых странах. Используя специальное оборудование, они вырабатывают электричество, соблюдая рабочий режим и условия эксплуатации. Основная часть такой системы состоит из ядерного реактора, связанного с различными системами, обеспечивающими его максимальную производительность и безопасную работу. Но, несмотря на принимаемые меры, иногда аварии на атомных электростанциях все же случаются и приводят к тяжелым последствиям, прежде всего для экологической обстановки.
В чем опасность действующих АЭС
Любая атомная электростанция сама по себе считается источником повышенной опасности. Большинство известных аварий произошло по причине изношенного оборудования или под влиянием неконтролируемой природной стихии. Большое значение имеет роль человеческого фактора, когда дежурный персонал допускает серьезные ошибки при обслуживании и в процессе эксплуатации данных систем. Все это приводит к сбоям в работе оборудования и загрязнению окружающей среды выброшенными радиоактивными веществами.
Величина таких выбросов и степень загрязненности территории связана в первую очередь от вида самой неисправности и времени, затраченного на ее устранение. Наибольшую опасность представляет перегрев реактора из-за нарушений в системе охлаждения и разгерметизации корпусов ТВЭЛ. В этом случае радиоактивные пары выбрасываются наружу по вентиляционной трубе.
Организация МАГАТЭ разработала специальную международную шкалу, по которой ведется расчет степени опасности, вызванной конкретной поломкой. Все они условно разделяются на два уровня:
- Опасность нижнего уровня. Такие случаи относятся к 1-3 классу и представлены незначительными сбоями в работе, находящимися на уровне инцидента. Поломки на российских атомных установках не превышают 3 класса.
- Опасность среднего уровня. Представлена уже более высокими 4-7 классами, где имеют место более крупные неисправности, называемые авариями.
К наиболее тяжелым последствиям приводят аварийные ситуации со степенью опасности 5-7 класса. 1 и 2 класс опасен лишь для обслуживающего персонала. В таких случаях сотрудники получают облучение, а внутренние помещения подвергаются радиационному загрязнению.
В целях безопасности на всех современных АЭС существует четырехступенчатая защита, на случай, если возникла угроза аварии:
- Топливная матрица. Удерживает продукты распада от выхода за пределы радиоактивной оболочки.
- Оболочка радиатора. Обеспечивает защиту циркуляционного контура от попадания в него опасных веществ.
- Циркуляционный контур. Предотвращает вытекание радиоактивных компонентов из-под защитной оболочки.
- Комплексная система оболочек. Известна под общим наименованием контейнмент.
Общая защита помещения обеспечивается внешним куполом, предотвращающим выход радиации за границы станции. Ему не страшна ударная волна величиной в 30 кПа, поэтому вероятность взрыва с последующими выбросами в больших количествах маловероятна.
Инциденты и аварии на российских АЭС
Атомная энергетика возникла еще во времена СССР в конце 40-х начале 50-х годов прошлого века. Поскольку все работы в этой области были связаны с обороной страны, то вся информация по аварийным ситуациям становилась секретной и лишь сравнительно недавно стала достоянием гласности. Рассмотрим наиболее значимые аварии.
Челябинская область, 1948 год
Установка на плутониевом горючем выводилась на проектную мощность. Работы осуществлялись на комбинате Маяк. По причине нарушений в охлаждающей системе внезапно случилось соединение с графитом нескольких блоков урана, расположенных в непосредственной близости. Мероприятия по преодолению последствий данного происшествия выполнялись на протяжении 9 дней.
В 1949 году опасная облученная жидкость была слита в речку Теча. Из-за возникновения опасной зараженной зоны негативному воздействию подверглись жители 41 поселения. Значительно позднее уже в 1957 году этот же комбинат пережил новую техногенную катастрофу, известную под названием Кыштымской.
Тюменская и Свердловская области, 1967 год
Авария на АЛВЗ-67 вызвала к крупнейшую на то время техногенную катастрофу с большим количеством пострадавшего населения. Произошел взрыв емкости с радиоактивными веществами. Мощность взрыва составила 70-100 тонн в тротиловом эквиваленте. Загрязненной оказалась значительная территория, порядка 20 тыс. км2, а некоторые очаги радиации представляли собой смертельную опасность. Все подробности этого происшествия неизвестны до сих пор.
Нижний Новгород, 1970 год
На заводе Красное Сормово строилось судно с атомной установкой. Несмотря на запрет, был запущен ядерный реактор, развивший затем неконтролируемую запредельную мощность. Произошел сбой в работе, продолжавшийся в течение 15 секунд. За столь короткий срок загрязнение успела получить лишь закрытая территория цеха, за его пределы радиация не вышла. Последствия аварии ликвидировались на протяжении 4-х месяцев, в результате чего многие участники ликвидации умерли от воздействия избыточного излучения.
СССР, территория Украины 1986 год
Крупнейшая авария на Чернобыльской АЭС, приведшая к глобальной катастрофе. Под действие радиоактивных веществ также попало большое количество регионов России и Белоруссии. Выброс активных веществ продолжался в течение 2-х недель. Происшествие на этой атомной электростанции относится к аварии 5-7 класса опасности.
В России случались и локальные аварии, без серьезных последствий. Среди них можно отметить возгорания на Белоярской АЭС в 1978 и 1992 годах, повреждение трубопровода на Балаковской АЭС в 1984 году, нарушения функций ядерной установки Ленинградской АЭС в 1987, 2004 и 2005 годах. Все они были довольно быстро ликвидированы и не успели нанести серьезного ущерба для экологии.
Случаи аварий и катастроф на ядерных объектах других государств
Первые аварийные ситуации были отмечены еще в 1944 году, у самого истоков становления атомной энергетической отрасли. В первую очередь это было связано с несовершенством первых реакторных сооружений. Процесс дальнейшего развития и совершенствования тоже не обходился без происшествий технического характера. Среди наиболее известных аварийных ситуаций и катастроф можно выделить следующие.
01.09.1944 г. Окриджская национальная лаборатория, США
Был взорван гексофторид урана, после чего образовалась гидрофтористая кислота, смешанная с радиоактивно зараженными парами. От ожогов кислотой пострадали 5 человек, из которых двое в скором времени умерли.
12.12.1952 г. Канада, штат Онтарио, установка в Чолк-Ривер
Случился перегрев активной зоны и ее частичное расплавление из-за неправильных действий работников. Возле реки Оттава в грунт ушло примерно 3800 м3 воды, подверженной загрязнению радиацией. Вся живая природа подверглась воздействию остаточных продуктов распада радиоактивных веществ. Происшествие на атомной электростанции относится к первой в мировой практике крупной аварии, случившейся на подобном объекте.
29.11.1955 г. Штат Айдахо, США, экспериментальный реактор EBR-1
Вновь вмешался человеческий фактор. Во время экспериментирования с образцами плутония несоблюдение инструкций персоналом привело к самоуничтожению реакторной установки и выгоранию 40% его зоны с повышенной активностью.
10.10.1957 г. Великобритания, Виндскейл
Ошибка в процессе использования одной реакторной установки из имеющихся двух, производящих выработку оружейного плутония, привела к крупной аварии. Произошло почти мгновенное увеличение температурных показателей топлива внутри оборудования. Как следствие, активная зона подверглась возгоранию, и возникший мощный огонь не могли потушить в течение 4 суток.
Технологические каналы в количестве 150 единиц были повреждены, что привело к активному выделению радионуклидов. Во время горения уничтожено 11 тонн урана, а радиоактивному воздействию подверглись значительные площади соседних государств Норвегии, Бельгии, Дании, Германии.
1969 г. Город Люценс, Швейцария
На подземном реакторе произошла авария. В результате радиоактивные выбросы заразили расположенную рядом пещеру, которая впоследствии была полностью замурована.
1969 г. Франция, АЭС Святой Лаврентий
Оператор, работающий в ночную смену, неправильно выполнил загрузку топливного канала. По этой причине уже запущенный реактор взорвался. Перегретые элементы под действием высокой температуры расплавились и жидкое топливо, 50 кг вытекло наружу. Мощность реактора составляла 500 МВт.
22.03.1975 г. США, штат Алабама, АЭС Браунс Ферри
Причиной пожара стала свеча, зажженная рабочим. Он заделывал щель в бетонной стене, чтобы устранить воздушную протечку. По кабельному каналу огонь из-за сквозняка попал внутрь реактора. Ущерб составил 10 миллионов долларов, а станция не работала в течение года.
28.03.1979 г. США, штат Пенсильвания, АЭС Тримал-Айленд
Эта авария считается наиболее крупнейшая в Америке. Серьезные ошибки операторов вызвали сбои в работе реакторного оборудования. Все компоненты, находящиеся во втором энергоблоке, расплавились более чем наполовину. Эвакуация из опасной зоны затронула более 200 тыс. человек. Наблюдались выбросы в атмосферу радиоактивных газов йода и ксенона, а в близлежащую реку попала радиоактивная вода в количестве 185 м3.
Аварийность на японских АЭС
Всем известно, что Япония расположена в сейсмически опасной зоне. Это стало основной причиной, по которой случились аварии на атомных электростанциях. Имеют место ошибки обслуживающего персонала, сбои в работе оборудования.
Наиболее крупными происшествиями, случившимися за последнее время и получившими широкую известность, являются следующие:
- 30.09.1999 г. Префектура Ибараки. На заводе, расположенном в населенном пункте Токаймура, производящем топливо для крупных реакторов, произошла крупная авария. Это привело к возникновению неконтролируемой цепной реакции, продолжавшейся около суток. Радиоактивному облучению подверглись 439 человек, из них дозу выше допустимого уровня получили 119 рабочих. После получения критической дозы два человека погибли.
- 09.08.2004 г. АЭС Михама, расположенная на острове Хонсю, в 320 км к западу от Токио. Третья турбина выбросила раскаленный пар с температурой 2000С, от которого пострадали все сотрудники, находившиеся рядом. Серьезные травмы получили 18 человек, а четверо погибли.
- 11.03.2011 г. Произошла авария на атомной электростанции Фукусима-1. В результате сильного землетрясения система охлаждения отключилась, а ядерное топливо в реакторе расплавилось. С внешней стороны блока была обнаружена утечка, поэтому все население было эвакуировано в радиусе 10 км от опасной зоны.
Чернобыльская трагедия
Чернобыльская АЭС начала свою историю в 1970 году, когда было начало строительство ее первой очереди, а специально для сотрудников построили город Припять. В 1977 году состоялось подключение первого энергоблока к единой энергосистеме СССР. Мощность реактора составила 1000 МВт.
В сентябре 1982 года на Чернобыльской атомной электростанции впервые произошла авария. Когда проводился пробный пуск 1 блока, произошло разрушение технологического канала, с одновременной деформацией графитовой кладки, расположенной в активной зоне. Последствия были ликвидированы за три месяца, и на этот раз обошлось без пострадавших.
Всем известная катастрофа случилась в ночь на 26 апреля 1986 года, во время испытаний турбогенератора на четвертом энергоблоке. Предполагалась остановка реактора и замеры генераторных показателей, поэтому заблаговременно, в плановом порядке было отключено аварийное охлаждение. Однако безопасной остановки реактора не получилось и в 01 ч. 23 мин. в результате взрыва на электростанции возник пожар, продолжавшийся в течение 10 суток.
Данная ядерная катастрофа стала крупнейшей за всю историю использования АЭС. Взрыв Чернобыльской станции вызвал полные разрушения в активной реакторной зоне, произошло частичное обрушение здания энергоблока. В окружающую среду попало огромное количество опасных радиоактивных веществ. Радиоактивное загрязнение охватило свыше 200 тысяч км2, преимущественно в России, Белоруссии и на Украине. Во многих регионах наблюдалось выпадение радиоактивных осадков.
Причины аварии расследовала специальная комиссия, которая сделала выводы и возложила ответственность за происшедшее на руководителей и дежурный персонал ЧАЭС. Эти выводы были полностью подтверждены консультативным комитетом МАГАТЭ в отчете за 1986 год.