Характеристика аварии на чаэс

7.1.1 Причины аварии

 

26 апреля 1986 г. в период ночных (в 1час 24 мин.) испытаний четвертого энергоблока произошел его взрыв. Основные причины аварии:

1. Нестабильность реактора из-за следующих недостатков его конструкции:

1) Активная зона спроектирована так, что при некоторых эксплуатационных состояниях рост паросодержания в реакторе приводит не к уменьшению, как это требует принцип саморегулируемости, а к дальнейшему росту мощности реактора, которое достигает разрушительных уровней.

2) В реакторе время ввода всех стержней в активную зону оказалось катастрофически недостаточным для остановки реактора, то есть практически защита реактора при нестабильных ситуациях отсутствовала.

3) При глубине активной зоны 7 метров длина стержней регулирования и защиты была лишь 5м., поэтому даже при полном погружении стержней вглубь активной зоны реактора их действие не было эффективным.

2. Отклонения от проекта при досрочном (к очередной знаменательной дате) завершении строительства 4-го энергоблока:

1) Использование материалов, в ряде случаев не соответствующих проекту (например, часть регулирующих стержней были изготовлены из обычной стали вместо циркония).

2) Коструктивные несоответствия (например, уменьшенная длина регулирующих стержней и др.).

3. Безграмотное решение партийного руководства страны о проведении эксперимента на действующем реакторе с отключением аварийной защиты и переводом на ручное управление.

4. Нарушение правил эксплуатации – операторы вывели большую часть регулирующих стержней из активной зоны и отключили несколько важных систем аварийной защиты.

5. Безграмотные действия операторов станции (ввиду их некомпетентности) во время испытаний и в начальный период аварии. При отключенной системе быстрой аварийной защиты они не сумели обеспечить быстрое и надежное гашение цепной реакции.

Комбинация неверных эксплуатационных решений и конструктивных недостатков блока реактора, нестабильности его работы на низких мощностях привела к резкому высвобождению ядерной энергии, разогреву активной зоны реактора и теплоносителя, что при отсутствии системы быстрой аварийной защиты и безграмотных действиях операторов привело к катастрофическому взрыву реактора.

 

7.1.2 Развитие радиационной обстановки после аварии

 

При взрыве реактора была сдвинута тысячетонная крышка реактора. Из активной зоны были выброшены в большом количестве радионуклиды (топливо, графит, газы).

В результате мощного взрыва газо-аэрозольное облако радиации достигло высоты 1,8 км и начало перемещаться воздушными потоками в северном и северо-западном направлениях через центральные и западные районы Республики Беларусь. Более тяжелые радионуклиды выпали в непосредственной близости от АЭС и на территориях по пути продвижения радиоактивного облака. Интенсивный выброс из разрушенного реактора продолжался в течение 10 суток.

Были выброшены от 50% до 60% йода и 30-35% цезия, имевшихся в реакторе. Всего в воздух было выброшено около 450 различных типов радионуклидов, несколько тонн топлива было разбросано вокруг станции. В атмосферу ушло огромное количество трития и радиоуглерода (С-14), периоды полураспада которых соответственно 12,3 года и 5730 лет; они попадали не только в органы дыхания, но и включались в биосферный обмен, оказались в тканях растений, животных, человека.

28 апреля во всех областях Республики Беларусь прошли ливневые дожди. Они вымыли на землю огромное количество радиации. Облако прошло через страны центральной Европы и в направлении Черноморского бассейна. С 8 мая облако Чернобыля повернуло через Беларусь на Север. В конечном итоге примерно 2/3 радиоактивных веществ с дождем и без него выпали на территории Республики Беларусь.

Рассматриваются 3 стадии развития Чернобыльской катастрофы:

Первая стадия – выброс из реактора смеси накопившихся летучих продуктов ядерного топлива (криптон – 85, ксенон – 133, тритий, углерод – 14, цезий – 134, цезий – 137, йод – 131, теллур – 132 и др.). Облако имело мощное гамма-излучение, представлявшее большую опасность для населения. При этом население не было оповещено, не получило указаний укрыться в убежищах, противорадиационных укрытиях, за стенами своих домов с первых часов после катастрофы. Поэтому дозовые нагрузки от проходящего облака были получены сполна. Страна (СССР) планомерно праздновала на демонстрациях первомайские праздники и День Победы.

На второй стадии катастрофы основным фактором радиационного поражения населения стало поступление в организм человека радиоактивного йода (йода – 131) через органы дыхания и по пищевой цепочке.

Йод летуч, поэтому он распространился на значительных территориях. Сильно загрязненными оказались юго-западные районы республики. Несмотря на то, что йод короткоживущий изотоп, он нанес значительное поражение (йодный удар), особенно в первые недели после катастрофы. За период «йодного удара» щитовидная железа, обедненная стабильным йодом, оказалась облученной более чем у 1,5 млн. человек, в их числе около 160 тыс. детей. Переселенцы из Чернобыля болеют раком щитовидной железы в 39 раз чаще, а раком легких и пищевого тракта – в 6 раз чаще других жителей.

Опасность переоблучения щитовидной железы можно было уменьшить своевременным оповещением населения о йодной опасности и проведением йодной профилактики введением стабильного йода KJ или настойки йода спиртовой. Однако население страны об этом ничего не знало – руководство страны главной задачей ставило «Не допустить паники среди населения» (высказывание Горбачева М.С.). Поэтому о катастрофе на ЧАЭС Горбачев М.С. сообщил по телевидению лишь 17 мая – через 3 недели после аварии.

На третьей, заключительной стадии катастрофы наибольшую опасность представляют долгоживущие радионуклиды: гамма-активные – в основном цезий – 137; бетта-активные – стронций – 90, цезий – 137; альфа-активные – плутоний – 238, 239, 240, 241.

 

7.1.3 Особенности радиоактивного загрязнения
территории республики

Полностью оказались радиоактивно загрязненными Гомельская и Могилевская области, 10 районов Минской, 6 районов Брестской, 6 районов Гродненской и 1 район Витебской области.

Большинство радионуклидов, выбрасываемых в результате аварий на АЭС и при ядерных взрывах, имеют небольшой период полураспада: йод-131 – 8,05 дня, ксенон-135 – 8,25 дня, барий-140 – 12,7 дня, рутений-103 – 39,8 дня, стронций-89 – 53 дня, так же как и наведенная радиация: магний-27 – 9,4 мин., кремний-31 – 2,6 часа, натрий-24 – 15 часов, фосфор-32 – 14,3 дня, кальций-45 – 163 дня; так что за короткое время (дни, месяцы) после катастрофы на ЧАЭС они практически исчезли.

Но практически навсегда загрязнили земли Беларуси долгоживущие радионуклиды с большими периодами полураспада: цезий-137 (Т_1/2=30 лет), стронций-90 (29 лет), уран-233 (163 тыс. лет), плутоний-239 (24 тыс. лет), уран-238 и И-235 (миллионы и миллиарды лет).

Основными источниками радиоактивного загрязнения местности в Республике Беларусь в настоящее время являются: цезий – 137 (23% территории); стронций-90 (10% территории); плутоний-239 (2% территории). Загрязнению подверглась огромная территория Беларуси – 44 445кв.км. В Республике Беларусь пострадали около 2 млн человек: в загрязненных районах расположено 3600 населенных пунктов, в том числе 27 городов, где проживало 2,2 млн человек, т.е. более 20% населения Республики Беларусь.

Степень радиоактивного загрязнения в стране разная: во-первых, повлияло длительное истечение радиации из аварийного облака – 10 суток; во-вторых, постоянно менялось направление ветра, несущего радиоактивное облако; в-третьих, происходило неравномерное очищение атмосферы от радиации: более тяжелые аэрозоли оказались в приземном слое воздуха, оттуда через дни – недели опустились на землю; дождь эффективно вымывал радиацию из облака – там везде пятна радиации, а самые легкие частицы поднялись выше всех, осаждались очень медленно, успев обогнуть несколько раз земной шар.

7.1.4 Особенности миграция радионуклидов
в окружающей среде

 

Лучше накапливают радиоактивность торфоболотистые (белорусское Полесье), песчаные и подзолистые почвы, хуже – черноземы; радионуклиды тут же включаются в биологические циклы, попадают в растения. Почва поставляет их в воду и воздух в виде пыли, поэтому облучение идет как внутреннее, так и внешнее.

Цезий–137 длительное время сохраняется в верхнем слое почвы, а стронций-90 проникает в более глубокие слои. Цезий-137 и стронций-90 мигрируют в почвах по вертикали медленно. На необрабатываемых землях радионуклиды сохраняются в основном в верхней части у корневого слоя. На пахотных землях – распределены сравнительно равномерно по глубине. В момент миграции цезий и стронций поглощаются корневой системой, переходят в растение, далее на пищу человека и корм скоту и птице.

Из почвы в растения в первую очередь поступают радионуклиды, которые хорошо растворяются в воде (стронций-90, затем – цезий-137, америций-241, в меньшей степени – изотопы плутония).

Биологические особенности различных видов и сортов растений также оказывают воздействие. Интенсивнее накапливается радиация в стеблях и листьях, слабее – в генеративных органах. Так, в созревшей фасоли стронций-90 распределен: в листьях – 53-68%, в стеблях – 15-28%, в створках бобов – 12-25% и в самой очищенной фасоли 7-14%.

Активно накапливают радиацию лишайники, мхи, грибы, бобовые, злаки.

Среди лесных ягод концентраторами являются черника, клюква, голубика, брусника; меньше радиации у ягод рябины, земляники, малины.

Грибы по накоплению цезия-137 делятся на 4 группы:

1 – грибы-аккумуляторы: польский гриб, горькуша, краснушка, моховик, рыжик, масленок осенний, козляк; собирать грибы можно при плотности загрязнения до 1 Ки/кв.км.

2 – сильно накапливающие радиацию: подгруздок черный, лисичка желтая, волнушка розовая, груздь черный, зеленка, подберезовик. Собирать грибы можно в тех же условиях (при загрязнении до 1 Ки/кв.км. – 37кБк/кв.м);

3 – средне накапливающие радиацию – опенок осенний, белый гриб, подосиновик, подзеленок, сыроежка обыкновенная (собирать можно с плотностью радиации до 2 Ки/кв.км – до 74 кБк/кв.м);

4 – грибы – дискриминаторы радиации: строчок обыкновенный, рядовка фиолетовая, шампиньон, дождевик, сыроежка цельная, зонтик пестрый, опенок зимний, вешенка. Сбор при условиях группы №3.

Для всех собираемых грибов проверка на содержание радионуклидов обязательна. При отваривании грибов добавляют соль, немножко столового уксуса или лимонной кислоты, первый отвар не используют.

Для уменьшения радиации в сельхозпродукции организуют: подбор культур, специальная обработка почвы, известкование кислых почв, внесение органических и минеральных удобрений, осушение переувлажненных земель.

Для получения продукции животноводства с допустимыми уровнями загрязнения продуктов питания используют корма с допустимым содержанием цезия, стронция; преимущественное производство кормов с пахотных земель; не используют зараженные пастбища и сенокосы.