proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Авторские права
  Агентство  ПРоАтом. 27 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[03/05/2011]     Две аварии

 

А.А.Римский-Корсаков, д.ф.-м.н., науч. рук. ФГУП НПО «Радиевый институт им.В.Г.Хлопина»

В данной работе мы сделали попытку сравнить:
- реакторы РБМК-1000 и GR BWR Mark 1 на ЧАЭС и Фукусимской АЭС;
- сценарии развития аварий;
- масштаб и развитие выбросов РАВ;
- радиационную обстановку;
- что можно было бы  использовать из опыта работ на ЧАЭС для Фукусимской АЭС;
- представить перспективы и прогнозы на будущее.


С 4 мая по 30 мая 1986 г. группа специалистов Радиевого института, в которой участвовал и я, вела работы по ограничению последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Перед  нами была поставлена задача: на месте оценить обстановку, понять, что происходит в разрушенном  горящем реакторе, прояснить радиационную обстановку на площадке ЧАЭС и прилегающей местности, обеспечить Правительственную комиссию объективной информацией для принятия решений. Кое-чем из этого опыта стоит поделиться.

На рис.1 показаны схемы реакторов РБМК и фукусимского реактора GR BWR Mark 1. В табл.1 приведены сравнительные характеристики активных зон этих двух типов реакторов.


рис. 1



Характеристики активной зоны

Табл. 1



GR BWR Mark фирмы Дженерал Электрик – реактор с кипящей водой. Он представляет собой стальную «кастрюлю», вертикальный чехол диаметром примерно 5 м, в котором находится активная зона: низкообогащенный уран - обогащение 3-3,2%, типичное выгорание топлива в реакторе при выгрузке 20-25 ГВт. сут./т, а то, что может быть выброшено – около 10 ГВт.сут./т.

Кроме стальной оболочки реактор заключен ещё в герметичный бетонный чехол каплевидной формы (рис.1), защищающий реакторный объем. Ещё одной ступенью защиты являются бетонные стены здания прямоугольной формы. В нем находится бассейн-барботёр. У реактора РБМК также имеется бассейн-барботёр – большая ванна, в которую при необходимости можно сбросить охлаждающую воду. И она может предотвратить распространение радиоактивности.

В одном из блоков АЭС на Фукусиме - №3 (всего в аварийном состоянии 4 блока) 6% урановых сборок были заменены на сборки МОХ- топлива (уран с плутонием). Оболочки из циркалоя (сплава, в основном, состоящего из циркония). При разогреве оболочек топлива до 1200 oC идёт самоподдерживающаяся реакция циркония с водой, которая приводит к выделению водорода:

  Zr+2 H2O -> ZrO2 + 2 H2

 На Чернобыльской АЭС в аварию было вовлечено около 190 т двуокиси урана, примерно 170 т циркония и 1700 т графита. В аварии на Фукусиме можно предполагать, что разгерметизировано не больше 80 т топлива и 40 т циркалоя (это наша грубая оценка).
В табл.2 проанализированы причины аварий на ЧАЭС и Фукусиме.


Сравнительные характеристики аварии

Табл. 2


На ФАЭС ситуация была, конечно, существенно отличной от ЧАЭС.

На ЧАЭС произошел неуправляемый разгон реактора. Всё радиоактивное топливо в процессе работы на мощности практически мгновенно было разрушено. В результате выброс продуктов деления и самого топлива во внешнюю среду был очень большим.

Японцы заглушили свои реакторы сразу после 9-балльного землетрясения. Землетрясение такой мощности не разрушило реактор, что, кстати,  говорит о высоком качестве строительства этой АЭС. Заглушенные реакторы штатным образом начали охлаждаться водой. Через 3 дня тепловая мощность не превышала 1% от стартовой тепловой мощности, то есть по масштабу тепловыделения эта авария имела гораздо меньший эффект, чем на ЧАЭС.

Землетрясение вызвало мощную волну цунами, которая достигала высоты более 10 метров. Эта разрушительная волна цунами, которую строители в принципе не могли предусмотреть, разрушила и залила помещение дизель-генераторов, которые аварийно обеспечивали циркуляцию воды. Почему аварийные дизель-генераторы были размещены у самой кромки океана, мне не совсем понятно.

Выход из строя аварийных дизель-генераторов привел к прекращению процесса расхолаживания топлива. В стальной оболочке вокруг реактора началось парообразование, повысилось давление. Когда оно существенно  превысило штатный уровень, операторы были вынуждены начать стравливать пар в бассейн-барботёр.

На рис.2 показаны последствия разрушения реактора 4 блока на Чернобыльской АЭС. Красным цветом отмечены места разноса реакторного топлива после взрыва реактора.


Чернобыль – сценарий и последствия аварии

Рис. 2


На рис.3 схематично показано, в каком состоянии находятся аварийные блоки Фукусимской АЭС сейчас (рисунки взяты из публикации французской компании "Арева" в интернете). Кризису теплоотдачи на ФАЭС подверглись 4 блока. Из стальной емкости реакторов 1, 2, 3 вода опустилась довольно низко, поскольку операторы стравливали воду и пар в бассейн-барботер. Часть топлива обнажилась, разрушились его оболочки. В атмосфере пара произошла паро-циркониевая реакция, стал выделяться водород. Операторы были вынуждены стравить его в зал реактора. Водород в смеси с кислородом воздуха образовал взрывоопасную смесь, которая привела к взрывам, и часть летучих продуктов деления попала в атмосферу. Так аварийная ситуация развивалась на первом и третьем блоках. На втором блоке произошло практически то же самое. Но взрыв водорода произошел в барботере.


Рис. 3


На четвертом блоке вся активная зона в момент катастрофы была вынута из реактора и находилась в бассейне выдержки, где обычно производится её переформирование, установка новых сборок и т.д. Поскольку здесь никакие насосы охлаждения тоже не работали, уровень воды упал, часть зоны обнажилась. В каком состоянии она находится  сейчас, точных данных нет. Но там тоже был пожар, и очевидно, что при пожаре часть летучих продуктов деления улетела.

В таблицах 3а, б представлены  данные по выбросам РАВ на ЧАЭС, приведенные В.А.Легасовым в докладе МАГАТЭ в августе 1986 г. В пересчете, который В. А Легасов сделал на 26 апреля 1986 г. (20-22 МКи), содержатся некоторые противоречия. В таблице 3б количество достаточно короткоживущего 133Xe который попал в атмосферу, указано как 45 МКи.

 
Табл. 3а,б


Что касается масштаба выброса радиоактивности на Фукусиме, по данным Японского Атомного Промышленного Форума (JAIF), с которым у нас хорошие взаимосвязи, на 15 марта 2011 г., выброшено было около 0,7 МКи, причем в основном это были высоколетучие и газообразные продукты, радиоактивные благородные газы: ксенон, криптон и летучие продукты типа йода и цезия. На 22 апреля оценённый объём выброса достиг 1,4 МКи, поскольку оголенное горючее находится в открытом виде. Повышение выброса до 1,4 МКи привело к присвоению Фукусимской аварии самого высокого уровня – 7 ступени опасности по классификационной шкале МАГАТЭ. На аварийных реакторах ничего нового при этом не произошло, повысились только интегральные объемы выброса (свыше 1 МКи).

Какая радиационная обстановка на площадке ФАЭС сейчас? На рис.4 показано изменение мощности экспозиционной дозы от момента землетрясения 11.03.2011 и до 22 апреля (показания дозиметров в разных точках площадки).

Максимальная МЭД была примерно 40 мР/час. Мгновенные значения в выбросах газа доходили до 100 мР/час.


Радиационная обстановка вблизи АЭС

Рис. 4


На рис.5 представлен график мощности экспозиционной дозы на площадке ЧАЭС в апреле-мае 1986 г. (по данным измерений Радиевого института и ИАЭ). Здесь уже шкала  представлена в Р/час. Радиевоый институт начал работы в Чернобыле 4-го мая, поэтому до этого момента данные на рисунке расчётные. Внизу красной линией показана радаиционная обстановка, которая наблюдается на АЭС в Фукусиме сегодня. Как видно, по уровню загрязненности площадки АЭС РАВ Фукусимская авария  существенно уступает  Чернобыльской.


Радиационная обстановка вблизи АЭС

Рис. 5


По мере продвижения нашей колонны машин к Чернобылю, мы производили измерения мощности дозы. По данным на 4 мая в Ленинградской области, в Гатчине (945 км от Чернобыля) МЭД с обычного для Ленинградской области фонового значения 12-15 мкР/час повысилась до 70 мкР/час, то есть в 5 раз выше фона (табл.4, слайд 11). Во Пскове было 150 мкР/час, в Гомеле – 200, в Киеве – 510, в Иванкове – 800, в Чернобыле – 2500.  Во второй части табл.4 представлены современные данные о МЭД после Фукусимской аварии. Надо учитывать, что в Японии и у нас на Курильских островах уровень фона в 2-3 раза ниже, чем в Ленинградской области (4-5 мкР/час). Сегодня в Хабаровске – 12 мкР/час, во Владивостоке – 11, Южно-Сахалинске – 9, в Токио (260 км) – 6, в Мито, городке примерно в 160 км от Фукусимы, МЭД в 8-10 раз выше природного фона. В городе Фукусима, который находится примерно в 10 км от станции, - 130 мкР/час. То есть (пока) масштабы загрязнения территории на порядок меньше по сравнению с  аварией на ЧАЭС.


Что нам пока не понятно?

Состояние и температура ОЯТ в бассейне 4-го реактора Фукусимы, на котором произошел пожар. Пока не понятно, что там происходит. Остальные реакторы мало того, что были сразу после землетрясения заглушены, залиты водой под завязку, ухудшения ситуации там ожидать, по-видимому,  уже нечего.
Непонятны причины взрыва и пожара 15-го марта в барботёре на 2-м реакторе. Рано или поздно это, конечно, прояснится. Пока нет полных данных по изотопному составу выпавших на местности радиоактивных продуктов. А это очень важно, потому что позволяет предсказать, как будет себя вести мощность дозы со временем. По двум спектрам гамма-излучений, которые нам прислали японские коллеги, создается впечатление, что в основном там летучие продукты, то есть температура была не такая отчаянная, как на чернобыльском реакторе.

Очень важна, особенно для Японии, радиационная обстановка в море вблизи побережья Фукусимы. Они сливали в море часть воды, которую закачивали из моря для охлаждения реакторов. Конечно, это было не очень остроумное решение, но, по-видимому, на тот момент другой возможности у них не было.

Сейчас специалисты Радиевого института на научно-исследовательском корабле Дальневосточной академии наук уже ведут измерения в районе побережья Фукусимы в Тихом океане и вдоль Курильской гряды. Будет определяться концентрация нуклидов в пробах, будут производиться и другие исследования. По-видимому, какая-то часть биоты будет заражена продуктами деления. Но объем Тихого океана большой, поэтому опасность заражения не столь критична. А, во-вторых, существует такая технология сохранения продуктов, как консервирование. После Чернобыльской аварии большой объем продуктов из этого региона мы вывозили и помещали на хранение, с тем, чтобы использовать их после распада короткоживущих, наиболее активных изотопов. Думаю, что так же поступят и японцы.


Что можно использовать из опыта работ на ЧАЭС для решения задач Фукусимы ?


Во-первых, у нас разработан метод определения температуры раскаленного ОЯТ в аварийном реакторе по изотопному составу выброса (зная исходный состав ОЯТ по Сs134 / Cs137, по соотношению других продуктов в выбросе). Это оценка температуры ОЯТ по гамма-спектру изотопов, попадающих в шлейф выброса.

В свое время мы разработали вертолетные методы определения концентраций на площадке АЭС путём сканирования коллимированным детектором с вертолёта - снятие карты загрязнения площадки АЭС. Рядом на рис.6 представлена картина загрязнения территории площадки ЧАЭС, полученная данным методом. Разным цветом обозначены разные уровни загрязнения.

 
Рис. 6

После Чернобыльской аварии у нас сохранились "радиационно-стойкие" роботы, созданные нами для обследования распределения и состояния повреждённого ОЯТ. Они позволяют увидеть распределение источников гамма-излучения на площадке. Роботы работали в машинном зале 4 блока ЧАЭС через 2 года после аварии. С их помощью мы получили картину распределения остатков топлива по залу после взрыва.

Нашим институтом накоплен также достаточно большой опыт применения экспедиционных методик контроля радиоактивного загрязнения моря, которые используются уже и сегодня. Кроме того, я думаю, что идеи ВНИПИЭТ по созданию «Укрытия-2» (второй очереди известного "саркофага") японцам тоже могут пригодится.

Заключение

 Фукусимскую атомную станцию конечно же закроют, и будет образована некая небольшая зона отчуждения. Но об отказе от атомной энергетики в условиях Японии речи быть не может.

Наиболее серъёзной для Японии может стать проблема радиоактивности  морепродуктов – но эта проблема временная. Короткоживущие радиоактивные изотопы распадутся, и продукты после этого можно будет использовать.

За время моей профессиональной деятельности мне приходилось бывать в Японии и работать с японскими специалистами. Я знаю тех, кто сейчас занимается проблемами, возникшими в связи с Фукусимской аварией. Уверен, что они с этими проблемами справятся. А когда будут делать новые реакторы, потребуется учесть недочеты, выявившиеся в результате аварии. Нет сомнения, что японский народ проявит свои лучшие качества – мужество, трудолюбие и талант в обстановке этой масштабной катастрофы. Авария на АЭС – только небольшая часть этого бедствия. Надо пожелать им успехов в скорейшей ликвидации её последствий.

Схемы японских реакторов взяты из: Outstanding AREVA Presentation on Fukushima-Daiichi

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Безопасность и чрезвычайные ситуации
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Безопасность и чрезвычайные ситуации:
О предупреждении аварий на сложном объекте

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 3.84
Ответов: 13


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 13 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 03/05/2011
Как насчет среднеживущих? Какой объем загрузки  MOX и где MOX был в активной зоне или в выдержке?


[ Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 03/05/2011
Считаю комментарий профессиональным, в отличие от панических (от прессы) и бравурных (из РОСАТОМА). Конечно, то, что делалось в СССР, никому другому никогда не достичь!!!! И всякое сравнение с аварией на ЧАЭС будет проигрывать. Хуже невозможно принципиально: сначала разогнать реактор до теплового взрыва, выбросить почти всю активную зону в окружающую среду, да еще и забросать реактор разными материалами и снова поднять температуру оставшегося топлива и повысить выброс радиоактивных продуктов на длительное время.Японцев часто упрекали в нерасторопности при ликвидации последствий аварии, но уж лучше эта нерасторопность, чем активность по засыпке 4 блока ЧАЭС.


[ Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 05/05/2011
герметичный бетонный чехол каплевидной формы
--------------------------
Вроде бы "капля" металлическая, а не бетонная


[
Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 03/05/2011
Одни говорят, что все топливо вылетело из Чернобыльского реактора ([22/04/2011]  "Взрыв был один, и он был ядерный", К. Чечеров),
другие - что 93 - 95% осталось в объекте "Укрытие" (Римский-Корсаков: "Две аварии", Proatom 03/05/2011,
Велихов: "По чернобыльскому времени" http://www.itogi.ru/exclus/2011/17/164420.html ).

Чтобы поставить точку в этом вопросе надо предъявить неопровержимые доказательства присутствия 95% оставшегося топлива в объекте "Укрытие". Иначе бессмысленная перепалка между авторитетами будет продолжаться, пока все следы не смоет дождевая вода.

Вопрос этот ключевой, т.к. ответ на него равносилен ответу на вопрос: был ли ядерный взрыв на мгновенных?

Почему взрыв мог быть на мгновенных? Потому что, в отличие от бомбы время жизни нейтронов в РБМК не менее 0.002 сек, допплер был хреновый, и основная реактивность могла ввестись за время, сопоставимое с временем жизни мгновенных нейтронов за счет мгновенного провала плотности теплоносителя, в момент массового разрыва ТК по причине роста и пульсаций давления в контуре .




[ Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 19/05/2011
Ядерный взрыв бывает только у ядерной бомбы. А у реакторов бывают взрывы тепловые, вызванные различными причинами. В частности, разгоном на мгновенных нейтронах.


[
Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 03/05/2011
А куда делся Римский-Корсаков?


[ Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 04/05/2011
И кому нужна эта игра в поддавки?

На Фукусиме в аварию вовлечено далеко не 80 тонн делящихся материалов.

6 энергоблоков - это 550-600 тонн. Другое дело, что в ##1-3 они в реакторах, а в №№4-6 в приреакторных бассейнах. Но это всё равно "горячий" ОЯТ.

6 энергоблоков за 30-40 лет эксплуатации - это под 5.000 тонн в общестанционном ХОЯТе.

Равно как и с общим сбросом активности в окружающую среду - опять поддавки. Японцы просто не в состоянии учесть все сбросы в окружающую среду - и это не повод говорить, что Чернобыль в 10 раз хуже.


[ Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 04/05/2011
В марте я уже приводил данные NY-times по Фукушиме-Дайичи. В реакторах 1-3 + хранилища ОЯТ 1-4 находится в сумме около 4900 тонн ОЯТ разного возраста, из которых не менее 4.5 тонн только плутония. По последним данным на 28 апреля (http://www.guardian.co.uk/news/datablog/2011/mar/18/japan-nuclear-power-plant-updates) можно видеть что 3 и 4 хранилища повреждены, а состояния первых двух неизвестно. Полив из шлангов всех 4-х хранилищ продолжается.
Так что про последствия говорить еще очень рано. Полагаю, что хотя скорость выхода радионуклидов на Фукушиме  и ниже, чем в Чернобыле, но по интегралу вышедших РН еще говорить очень рано. У японцев он может быть значительно больше, особенно по долгоживущим.

                        блок1      блок 2     блок 3           блок 4
                        (ТВС)       (ТВС)      (ТВС)            (ТВС)

Fuel Integrity in the spent fuel pool Un- known (292) Un- known (587) Damage susp - ected (514) Possibly Dama - ged (1331)


[
Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 04/05/2011
Даже если просто положить для ровного счёта 500 тонн "горячего" ОЯТ, то это около 15 тонн осколков деления. Из которых никак не меньше 20% - газообразные и летучие.

На 190 тонн чернобыльского топлива приходилось никак не больше 5 тонн осколков.

Делайте выводы.


[
Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 06/05/2011
 
Уважаемый А.А.Римский-Корсаков!
Не могу не отметить, что данный «музыкальный этюд» сильно похож на заказной «друзей японцев». Общая задача – затушевать масштабы катастрофы, превышающие чернобыльские, по выбросам в несколько раз, а по последствиям для населения в десятки раз. Вам японские коллеги прислали всего 2  спектрам гамма-излучений и  «создается впечатление, что в основном там летучие продукты». И Вы поверили, что у японцев нет более полных данных по изотопному составу? И Вы поверили, что из расплава топлива не выносились не летучие долгоживущие нуклиды, включая «нелетучий» плутоний?
 Вы предполагаете (??), что «разгерметизировано не больше 80 т топлива в GE Mark 1 BWR                              и 190 т в РБМК-1000», хотя в хранилищах  могло находиться до 5000 т, а они повреждены (2 – видно, а 2 – недоступны). При этом выгорание топлива и количество осколков деления на Фокусиме в 2 раза больше, чем, на ЧАЭС).
 Почему Вы считаете, что для сейсмиеских условий Японии 10 м волну цунами «строители в принципе не могли предусмотреть»? Принцип один – экономия. Вам «не совсем понятно»: « Почему аварийные дизель-генераторы были размещены у самой кромки океана?». Да по той же причине. Японцам «не понятно, что происходит в бассейне 4-го реактора Фукусимы, на котором произошел пожар». Надо предполагать худшее  - недоступность, значительные разрушения, сложность ликвидации последствий.
Вы оправдываете преступление по Международным законам: «Они сливали в море часть воды, которую закачивали из моря для охлаждения реакторов. Конечно, это было не очень остроумное решение..» Вы его оправдываете тем, что «объем Тихого океана большой, поэтому опасность заражения не столь критична. А, во-вторых, существует такая технология сохранения продуктов, как консервирование». Да, концентрации могут снизиться ниже установленных сейчас норм, но долгоживущие радионуклиды останутся, и будут накапливаться в пищевых цепочках.
Можно привести  и ещё примеры «натяжек» в пользу Японии. Это смягчит их восприятие своих условий и атомной энергетики, в частности. Но это научный подлог. Реально Фукусима социально-экономически- экологически многократно опаснее ЧАЭС. Реально для человечества это третий звонок атомной трагедии «Хиросима-Чернобыль-Фукусим». Занавес закрывается.
В.И. Поляков


[ Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 06/05/2011
"занавес закрывается"... Вы считаете, что скоро отменицо правящие глисты, и нам перестанут врать? -)))


[
Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 06/05/2011
Все встают и хлопают В.И.Полякову!!!


[
Ответить на это ]


Re: Две аварии (Всего: 0)
от Гость на 16/05/2011
Совершенно незавуалированный панегирик техническому "гению" японских так называеых инженеров-атомщиков. Зачем было нужно вешать эту лапшу на уши профессионалам - посетителям этого сайта - загадка. Согласен с г.Поляковым, а также в очередной раз высказываю мысль о полном профанстве работников ТЕРСО. Одни их завиральные идеи о накрытии блоков презервативом или применении цеолитовх фильтров для снижения активности воды наводят на подозрения о неполном, мягко говоря, служебном соответствии.


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.12 секунды
Рейтинг@Mail.ru