Осталось ли топливо в шахте 4-го блока ЧАЭС?
Дата: 05/07/2011
Тема: Безопасность и чрезвычайные ситуации


А.Н.Румянцев, д.т.н., зам. директора по научной работе НТК "Электроника" НИЦ "Курчатовский институт"

В связи с 25-летней годовщиной аварии на 4-м блоке Чернобыльской АЭС и поисками способов замены защитного “Укрытия” на более совершенное “Укрытие-2”, вновь и вновь возникает вопрос о том, сколько же топлива осталось на площадке реактора 4-го блока ЧАЭС (в шахте реактора и в оставшихся строительных конструкциях). Многие специалисты продолжают считать, что топлива там практически нет.



Сначала известные факты. Всего топлива в активной зоне реактора было ≈ 180 тонн с суммарной радиоактивностью ≈ 10 Млрд.Ки. По данным, опубликованным в докладе для МАГАТЭ в августе 1986 г., количество радионуклидов, выброшенных за пределы шахты реактора, оценивалось на уровне 3.5% от общего количества радионуклидов в реакторе на момент аварии [1, 2]. Погрешность оценок выброса радионуклидов (ежесуточного и интегрального за первые 10 суток после аварии ≈ 50 Млн.Ки) была оценена на уровне ±50 %. Горение циркония и графита в шахте реактора, инициируемого энерговыделением оставшегося топлива и свободным доступом воздуха, фактически продолжалось ≈ 10 суток. Все это время часть топлива в виде мелкодисперсных фрагментов могла вылетать из шахты реактора с потоком раскаленного воздуха. Все топливо, не успевшее вылететь, продолжало разогреваться и стало образовывать плавы (лавообразные топливосодержащие массы) с песком и другими материалами, которыми забрасывали шахту реактора с вертолетов. Эти плавы растекались из шахты по подреакторным помещениям так, что сама шахта реактора оказалось практически пустой [3]. Выполненные в начале 1987 г. оценки загрязнения радионуклидами прилегающих к ЧАЭС территорий Украины, Белоруссии и России, полученные с применением вновь созданной базы данных с экспериментальной информацией и различных методов ее обработки, показали, что суммарный выброс тяжелых радионуклидов топлива может почти на порядок превосходить прежние оценки [4]. Относительно недавно выполненные исследования показали, что в возведенном “Укрытии” может находиться ≈ 30 тонн оставшегося после аварии ядерного топлива [5]. Погрешность определения этой массы не приводится.

Доступная информация о том, сколько же топлива реально осталось, весьма приблизительна и носит лишь оценочный характер. Экспериментальная проверка гипотез о том, сколько топлива осталось в объекте ”Укрытие”, станет возможной лишь в процессе превращения площадки ЧАЭС с ”зеленую лужайку” через сотни лет.

Для получения более или менее информативной оценки того, сколько топлива осталось в объекте “Укрытие”, может быть применен известный метод оценки т.н. ”скудных” знаний – метод “Квантильных оценок неопределенностей”(МКО) [6].

Нижняя граница значений массы оставшегося топлива может быть принята на уровне 30 тонн [5]. Ей соответствует выброс в окружающую среду не менее 150 тонн топлива. Нижняя граница массы топлива, выброшенного в окружающую среду, может быть оценена по факту зарегистрированного интегрального радиационного загрязнения территорий Украины, Белоруссии и России. Такое загрязнение эквивалентно выбросу 3.5-35%% от объема накопленной радиоактивности с математическим ожиданием на уровне 14%, т.е. выбросу примерно 25 тонн топлива. Здесь и далее функция плотности вероятности распределения случайных величин полагается логарифмически равномерной, что соответствует принципу анализа ”скудных” знаний. Приняв оценки массы выброшенного топлива в виде интервала (25÷150) тонн, получим оценку математического ожидания этой массы на уровне 70 тонн с 90%-м доверительным интервалом от 26 до 140 тонн.

Таким образом, оставшаяся масса топлива может быть оценена с математическим ожиданием 110 тонн и границами 90%-го доверительного интервала от 61 до 177 тонн.

Эта оценка математического ожидания более чем в три раза превосходит результаты исследований, приведенных в [5], которые, к тому же, лежат за нижней границей 90%-го доверительного интервала (61 тонна). Поскольку доступ к плаву оставшегося топлива ограничен радиационными условиями и отсутствием возможностей объять измерениями все участки, в которых может находиться плав, такое различие представляется вполне объяснимым.

Масса двуокиси урана в 110 тонн имеет объем порядка 11 куб. м. Ее плав с песком и другими конструкционными материалами (сталью) может иметь удельную плотность в диапазоне 3-5 г/куб.см. со средней плотностью 4 г/куб.см. Такой плав может иметь объем порядка 30 куб. м. Этот объем неравномерно распределен по большой площади подреакторных помещений, что практически исключает возможность проведения представительных измерений в обозримом будущем. Полагаю, что при создании объекта ”Укрытие-2” целесообразно ориентироваться на приведенные выше оценки массы оставшегося топлива.

10 июня – 01 июля 2011 г.

Литература
1. Авария на Чернобыльской АЭС и ее последствия. Информация, подготовленная для совещания экспертов МАГАТЭ (25-29 августа 1986 г., Вена). Часть 1. Обобщенный материал. – М., ГКАЭ СССР, 1986.

2. Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и ее последствиях, подготовленная для МАГАТЭ. – Атомная энергия, 1986, т. 61, вып. 5, с. 301-320.

3. Федуленко В.М. Кратко о причинах и развитии аварии на 4-м блоке ЧАЭС. Проект статьи в журнал «Атомная энергия», апрель 2006 г. (статья не опубликована).

4. Разработка и эксплуатация базы данных макета информационно-вычислительной системы “ПРОБА”. Ю.В.Аленов, А.А.Боровой, В.И.Васильев, М.М.Глазырин, Ю.Л.Добрынин, В.В.Карпов, Д.М.Михайлюк, Ю.А.Остроумов, А.Н.Румянцев  и др. (всего 14 авторов) – Отчет ИАЭ № 57-09/47, 1987 г.

5. Карпан Н.В. Чернобыль. Месть мирного атома. 2005. (полный текст на сайте http://www.souzchernobyl.org/)

6. Румянцев А.Н. Метод квантильных оценок неопределенностей. Атомная энергия, 2007, т. 102, вып. 4, с.208-215.







Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=3121