И возможных аварий на них

Характеристика радиационно-опасных объектов

Все предприятия атомной промышленности условно можно разделить на 2 вида:

· Сырьевые (добыча, обогащение естественных радиоактивных элементов и получение ядерного топлива).

· Предприятия и установки по получению ядерной энергии, радиоактивных изотопов и переработке облученных материалов (реакторы, заводы и лаборатории).

Важнейшая особенность этих предприятий – наличие как в сырье, так и в готовой продукции радиоактивных изотопов.

При авариях на атомных реакторах могут возникнуть разрушения конструкций, технологических линий, пожар, выход в окружающую среду РВ (радионуклидов), а также облучение людей смешанным гамма - нейтронным потоком и поступление РВ в органы дыхания, в пищеварительный тракт, попадание их на кожные покровы и слизистые оболочки.

Загрязнение внешней среды РВ возможно и в других ситуациях: при нарушении условий добычи, хранения, транспортировки и использования РВ-источников (урановая и радиохимическая промышленность, радионуклидные лаборатории, места захоронения РВ отходов и др.).

Атомная электростанция является одним из предприятий ядерного топливного цикла, на котором процесс расщепления атомов топлива используется для производства электроэнергии.

В подавляющем большинстве АЭС паротурбинные. От тепловых электростанций они отличаются тем, что вместо парогенератора с топкой они имеют ядерный реактор, в котором энергия деления ядер урана превращается в тепловую, отдаваемую теплоносителю первого контура, чаще всего воде. В теплообменнике (парогенераторе) этот теплоноситель передает тепловую энергию рабочему телу (воде) второго энергопроизводящего контура, в результате чего рабочее тело (вода) испаряется, а полученный водяной пар направляется в паровую турбину. В некоторых случаях, в частности, когда реактор охлаждается жидким металлом, между первым и вторым контурами из соображений безопасности вводится еще один промежуточный контур с каким либо теплоносителем.

Ядерный реактор – установка, в которой происходит управляемая цепная реакция деления атомных ядер, сопровождающаяся выделением энергии.

По конструкции (типу активной зоны) ядерные реакторы делятся:

· Гомогенные – активная зона которых представляет собой гомогенную смесь ядерного топлива с замедлителем. Отличительная черта такого реактора – отсутствие тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ): ядерное топливо и сырье для воспроизводства (уран, торий, плутоний) могут находиться в активной зоне реактора в виде раствора солей в обычной или тяжелой воде или в диспергированном твердом замедлителе (например, графите).

· Гетерогенные – в которых горючее конструктивно отделено от других элементов и материалов активной зоны. Ядерное топливо распределено в активной зоне дискретно в виде блоков, между которыми находится теплоноситель или замедлитель. Наличие ТВЭЛ-блоков с ядерным топливом (сборки, кассеты) - признак гетерогенного реактора. ТВЭЛы могут иметь самую разнообразную конструктивную форму (стержень круглого, крестообразного или кольцевого сечения, пластина и др.), но во всех случаях существует четкая граница между ядерным топливом, замедлителем и теплоносителем.

Основная часть действующих и строящихся атомных электростанций имеют водно-водяные энергетические реакторы корпусного типа (ВВЭР-440, ВВЭР-1000) и гетерогенные уран-графитовые реакторы канального типа (РБМК-1000), которые размещаются в районах с достаточно высокой плотностью населения.

Составными частями любого ядерного реактора являются:

1. Активная зона - пространство, в котором осуществляется контролируемая цепная реакция деления ядер тяжелых элементов (урана, плутония).

Активная зона содержит:

а) делящееся вещество, которое чаще всего выполняется в виде блоков или стержней;

б) замедлитель, если реакция в основном производится медленными нейтронами (в реакторах на быстрых нейтронах замедлитель отсутствует);

в) теплоноситель для отвода выделяющегося в результате реакции тепла;

г) элементы, приборы и устройства систем управления, контроля и защиты реактора.

С физической точки зрения наилучшая форма активной зоны - шар, однако по конструктивным соображениям ее выполняют чаще всего в виде цилиндра.

2. Теплоноситель - жидкое или газообразное вещество, пропускаемое через активную зону реактора и выносящее из него тепло, выделяющееся в результате реакции деления ядер. В тепловых реакторах в качестве теплоносителя используют воду (обычную и тяжелую), водяной пар, органические жидкости, двуокись углерода; в быстрых реакторах - жидкие металлы (в основном натрий), газы (водяной пар, гелий). Часто теплоносителем служит жидкость, являющаяся одновременно и замедлителем.

3. Система управления и регулирования цепной реакции.

4. Система биологической защиты, предохраняющая обслуживающий персонал от воздействия ионизирующего излучения.

Общие представления о возможных авариях на АЭС.

В широком смысле слова радиационными авариями принято называть происшествия, связанные с потерей контроля над источником ионизирующего излучения, в результате чего происходит выход радиоактивных продуктов за защитные барьеры в количестве, превышающем установленные нормативы, что может привести к облучению персонала, а при определенных ситуациях – и части населения.

Аварии на АЭС подразделяются:

Радиационная авария – это нарушение пределов безопасной эксплуатации, при котором произошел выход радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные границы в количествах, превышающих установленные для нормальной эксплуатации установки, оборудования или устройства, содержащих источники ионизирующего излучения.

Ядерная авария – это авария, связанная с повреждением тепловыделяющих элементов ядерного реактора или критической сборки и сопровождающаяся аварийным облучением людей, образованием критической массы при перезагрузке, транспортировке и хранении элементов с ядерным топливом, нарушением теплоотвода от тепловыделяющих элементов.

Причинами, приводящими к аварийному выбросу радиоактивных продуктов из реактора в окружающую среду, могут быть избыток радиоактивности, утечка теплоносителя, разрыв теплопровода, кипение теплоносителя и т.д.

Авария с полным разрушением ядерного реактора может произойти в результате стихийного бедствия, падения летательного аппарата на сооружения АЭС, воздействия взрыва обычных боеприпасов и др. Она сопровождается разрывом крупных трубопроводов с теплоносителем, повреждениями реактора и гермозон, отказом систем управления и защиты, что вызывает мгновенную потерю герметичности конструкций реактора, полное оплавление тепловыделяющих элементов и выброс РВ с потоками пара в окружающую среду. Одновременно возможен разброс радиоактивных осколков конструкций топливно-выделительных элементов, что в дальнейшем учитывается при ведении спасательных и неотложных аварийно-спасательных работ.

По границе распространения радионуклидов принято различать три типа аварий:

1 тип – локальная авария – характеризуется воздействием радиационных факторов в пределах одного здания или сооружения. При таких авариях требуется лишь защита персонала АЭС.

2 тип – местная авария – характеризуется ограниченным распространением радионуклидов в пределах площадки АЭС. При таких авариях проводятся мероприятия по защите персонала.

3 тип – общая авария – характеризуется распространением радионуклидов за пределы площадки АЭС, что требует проведения мероприятий по защите не только персонала, но и населения.

При ядерной аварии реактора 3-го типа радиоактивные выбросы могут состоять из двух компонентов:

· газоаэрозольного, в состав которого входят летучие радионуклиды (радиоизотопы криптона, ксенона, йода, теллура).

· топливного в виде мелкодисперсной пыли, в состав которой входят радиоизотопы молибдена, циркония, цезия, плутония и стронция.

Если в результате радиационной аварии на АЭС произошел выброс в окружающую среду свежих продуктов деления, то в первые дни и месяцы после аварии наибольший вклад в суммарную активность продуктов деления вносят короткоживущие радионуклиды (продукты деления и наведенной активности состоят из смеси короткоживущих и долгоживущих радионуклидов), в частности радиоизотопного йода. Через год значительный вклад в суммарную активность будут вносить радионуклиды с периодом полураспада, а через 10 лет и более – радионуклиды с большим периодом полураспада 30 и более лет.

Последствия аварий и разрушений объектов с ядерными компонентами характеризуются, прежде всего, масштабами радиоактивного загрязнения окружающей среды и облучения населения. Они зависят от геофизических параметров атмосферы, определяющих скорость разбавления выброса, от размещения людей, животных, сельскохозяйственных угодий, жилых, общественных мероприятий и ряда других факторов.

К основным факторам, обусловливающим радиационную обстановку при ядерной аварии на АЭС, относятся:

· характер поступления радиоактивных веществ в окружающую среду при аварийном выбросе;

· общее количество радиоактивных веществ, поступивших в окружающую среду в результате аварии;

· радионуклидный состав аварийного выброса;

· метеорологические условия в момент радиоактивного выброса;

· расстояние от источника аварийного выброса до населенных пунктов;

· гидрологические и почвенные характеристики местности, вовлеченной в аварийную ситуацию;

· характер сельскохозяйственного использования территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению;

· условия водоснабжения и питания населения, а также характер его трудовой деятельности;

· плотность населения и характер застройки территории, подвергшейся воздействию радиоактивных осадков;

· время, прошедшее с момента радиационной аварии.

Радиационные аварии на АЭС могут сопровождаться как однократным (кратковременным), так и многократными (продолжительными) выбросами радионуклидов в окружающую среду.

При однократном выбросе радионуклидов в атмосферу, как правило, необходима радиационная защита населения по ходу радиоактивного облака.

При многократных и продолжительных выбросах радиоактивному заражению может подвергнуться значительная территория. При этом необходимо проведение крупномасштабных мероприятий по радиоактивной защите населения.

Картина заражения местности может меняться под воздействием атмосферных явлений. Непостоянство, а также аномальность метеоусловий приводят к не равномерному (пятнистому) радиоактивному загрязнению территории, при котором в относительно чистых районах могут встречаться участки с высокой плотностью загрязнения. В загрязненных же районах могут находиться относительно чистые участки местности.

Гидрологические и почвенные характеристики территории могут оказывать существенное влияние на формирование радиационной обстановки.

Использование под сельскохозяйственные работы территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению, влияет на накопление радионуклидов в растениях и сельскохозяйственных животных, что, в свою очередь, обусловливает уровень поступления радионуклидов в организм человека.

Уровень радиационного воздействия на население, а также доза внутреннего облучения в значительной мере зависят от водоснабжения и питания.

Вследствие возможного поверхностного, а затем и структурного загрязнения, пищевые продукты следует рассматривать как потенциально опасные в отношении внутреннего облучения населения.

Сельскохозяйственные продукты, производимые на загрязненной территории, в различной степени подвергаются радиоактивному загрязнению. Значительнее всего загрязнены молоко и молочнокислые продукты. Высокий уровень радиоактивности может иметь молоко вследствие попадания в организм крупного рогатого скота радионуклидов с кормом. Овощи играют меньшую роль в процессе инкорпорации радионуклидов человеком, т. к. поверхностное загрязнение удаляется при санитарной и кулинарной обработке, а структурное их загрязнение незначительное. Еще меньшее значение имеют фрукты, накапливающие радионуклиды в отдельные периоды после аварии и в незначительном количестве.

Все остальные продукты, производимые на загрязненной территории, должны подвергнуться радиационному контролю в связи с возможным накоплением радионуклидов в количестве, превышающем временно допустимый уровень.

В результате аварии на АЭС при выбросе радионуклидов в атмосферу образуется облако или факел. В процессе его распространения происходит рассеивание содержащихся в нем радиоактивных продуктов, т.е. загрязнение воздушного бассейна, что обусловливает внешнее облучение населения от проходящего облака (факела), а также поступление радионуклидов в организм за счет вдыхания радиоактивных аэрозолей.

Оседание радиоактивных аэрозолей из облака (факела) на поверхность земли и открытых водоемов создает радиоактивное загрязнение местности, а также человека. Это приводит к внешнему облучению от радиоактивных веществ, осевших на почву, а также контактному облучению за счет радиоактивного загрязнения одежды и открытых участков тела. Выпавшие радионуклиды включаются в обменные процессы, что приводит к их накоплению в организме и последующей миграции по пищевым цепям.

На зараженной РВ местности люди подвергаются облучению гамма-излучением и воздействию радионуклидов, попавших на кожу, слизистые оболочки и во внутрь организма. К ближайшим последствиям, непосредственно связанным с воздействием ионизирующего излучения, относят лучевые поражения – острую лучевую болезнь, радиационные поражения кожи, слизистых оболочек, критических органов и систем организма.

Методика оценки радиационной обстановки при аварии на АЭС подробно изложена в пособии для студентов «Оценка обстановки в чрезвычайных ситуациях».