Радиационно-опасных объектов

В настоящее время на многих объектах экономики, военных объектах, научных центрах и т.д. используются вещества, содержащие ядерное горю­чее. Отдельные системы, блоки и устройства этих объектов преобразуют энергию делящихся ядер в электрическую и другие виды энергий. Ряд предприятий использует в технологических процессах или хранит на своей территории делящиеся материалы. Все эти предприятия относятся к объек­там с ядерными компонентами. Однако радиационно опасными из них явля­ются далеко не все.

Радиационно опасный объект (РОО) – это объект, на котором перерабатывают или транспортируют радиоактивные вещества, при аварии или разрушении которого может произойти облучение или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных, растений, радиоактивное загрязнение объектов экономики и природной среды.

К радиационно опасным объектам относятся:

– предприятия ядерного топливного цикла (ЯТЦ): урановой промыш­ленности, радиохимической промышленности, места переработки и захоро­нения радиоактивных отходов;

– атомные станции (АС): атомные электрические станции (АЭС), атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), атомные станции теплоснабжения (АСТ);

– объекты с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ): корабельными ЯЭУ, космическими ЯЭУ, войсковыми атомными электростанциями (ВАЭС);

– ядерные боеприпасы (ЯБ) и склады для их хранения.

Предприятия ядерного топливного цикла осуществляют добычу ура­новой руды, ее обогащение, изготовление топливных элементов для ядерных энергетических реакторов (ЯЭР), переработку радиоактивных отходов, их хранение и окончательное размещение. Предприятия ядерного топливного цикла можно разделить на 3 группы:

– предприятия урановой промышленности;

– радиохимические заводы;

– места захоронения радиоактивных отходов.

К предприятиям урановой промышленности относятся объекты, осущест­вляющие:

– добычу урановой руды (открытой разработкой или из шахт);

– обработку урановой руды, включающие предприятия по очистке урановой руды на специальных дробилках в несколько этапов и обогащению методом га­зовой диффузии. При этом содержание U²³⁵ повышается с 0,7 % в исходном сырье до 1,8-4,9 % – для реакторов на тепловых нейтронах, 8 - 20 % – для высокотемпературных газовых реакторов, более 20 % – для реакторов на быстрых нейтронах.

Процесс приготовления ядерного топлива включает получение по­рошкообразного диоксида урана, его таблетирование мето­дом порошковой металлургии, изготовление тепловыделяющих элементов ТВЭЛов (таблетки диоксида урана в циркалоевых трубках) и тепловыделяю­щих сборок ТВС, которые в последующем используются в ЯЭР.

Отработанное в ядерных реакторах топливо может отправляться на захоронение, но может быть переработано с извлечением необходимых компонентов и частично повторно (дополнительно) использовано.

Переработка отработанного топлива осуществляется на перерабатыва­ющих предприятиях (радиохимических заводах), на которых осуществляется раз­делка ТВЭЛов, растворение топлива, химическое отделение урана, плуто­ния, цезия, стронция и др. изотопов и изготовление различных расщепля­ющихся материалов (ядерного топлива в боеприпасах, источников ионизи­рующих излучений, индикаторов и т.д.).

Радиоактивные отходы радиохимических заводов направляются на за­хоронение. Однако перед захоронением они нуждаются в дополнительной переработке. Низко- и среднеактивные отходы (НСАО), характеризующиеся большими объемами, направляются на переработку, общей тенденцией которой являет­ся максимально возможное уменьшение их объема (сорбция, коагуляция, выпа­ривание, прессовка и т.д.) с последующим включением в матрицы (цемент, битума, смолы и т.д.). Хранение НСАО осуществляется в бетонных емкос­тях в естественных или искусственных полостях. Для хранения и перера­ботки высокоактивных отходов (ВАО) отработаны необходимые технологии, но их практическое внедрение в странах СНГ не ведется. ВАО хранятся на территории России во временных хранилищах, которые в настоящее вре­мя переполнены.

Схематично цикл получения ядерного топлива, переработки и захоро­нения радиоактивных отходов представлен на рис.1.1.

Наиболее характерными авариями на предприятиях ядерного топливно­го цикла являются:

– возгорание горючих компонентов и радиоактивных материалов;

– превышение критической массы делящихся веществ;

– появление течей и разрывов в резервуарах-хранилищах;

– характерные аварии с готовыми изделиями.

Атомная станция (АС) – это электростанция, на которой ядерная (атомная) энергия преобразуется в электрическую и тепловую. На АС теп­ло, выделяющееся в ядерном реакторе, используется для получения водя­ного пара, вращающего турбогенератор (АЭС), и частично для подогрева теплоносителя (АСТ, АТЭЦ).

АС включают: реакторы (паропроизводящие установки – главная осо­бенность АС), паровые турбины, системы трубопроводов, конденсаторы, системы вывода генерируемой мощности и тепла.

В зависимости от используемого топлива, типа ядерной реакции и способа снятия тепла в мире разработано 7 основных типов ядерных энергетических реакторов. В странах СНГ АС имеют 4 типа реакторов:

– реакторы кипящего типа (ВВЭР-440) на тепловых нейтронах с двух­контурным охлаждением реактора и съемом тепла водой;

– реакторы с водой под давлением (ВВЭР-1000);

– реакторы на быстрых нейтронах с охлаждением жидким натрием или магнием (БН);

– графитовые реакторы кипящего типа РБМК.

С точки зрения безопасности предпочтение имеют легководные реак­торы типа ВВЭР-440 и ВВЭР-1000, что объясняется наличием отрицательного ко­эффициента реактивности, проявляющегося в уменьшении нейтронного пото­ка при увеличении температуры теплоносителя в активной зоне реактора, наличием трехкратного резервирования всех активных систем, а также на­личием противоаварийной оболочки.

В реакторах типа РБМК проведено разделение функций теплоносителя (вода) и замедлителя нейтронов (графит), в результате чего появился по­ложительный паровой эффект реактивности с увеличением нейтронного по­тока при повышении температуры воды и превращении ее в пар, что может привести к неконтролируемому разгону реактора при выходе из строя или отключении систем безопасности.

Основными причинами аварий на атомных станциях являются:

– низкий уровень технологической дисциплины оперативного персона­ла АС и его профессиональной подготовки;

– отсутствие должного внимания и требовательности со стороны ми­нистерств и ведомств, организаций и учреждений, ответственных за обеспечение безопасности АС на этапах проектирования, строительства и эксплуатации. Объекты с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ). Корабельные объекты с ЯЭУ оснащаются реакторами легководного и жидкометаллического типов. Принципиальными отличиями их от реакторов АС являются:

- использование в качестве топлива высокообогащенного урана;

- сравнительно малые размеры;

- высокая степень защиты (40-60 кг/см² – для подводных лодок и 10-20 кг/см² – для надводных кораблей).

 

Рис.1.1. Схема ядерного топливного цикла, включающая получение

и применение ядерного топлива

 

Специфические причины аварий на корабельных ЯЭУ: разгерметизация I-го контура реактора и попадание забортной воды под биологическую защиту.

К войсковым атомным электростанциям (ВАЭС) относятся реакторы легководного типа модульного исполнения с естественной циркуляцией теплоносителя. Основные отличия ВАЭС:

– использование в качестве теплоносителя химически- и пожароопасного вещества нитрина;

– отсутствие оболочки внешней защиты.

ВАЭС существуют в трех видах исполнения: плавучие, на ж.д. плат­формах и блочно-транспортные общим весом до 100 тонн.

Специфические причины аварий на ВАЭС: разгерметизация I-го контура реактора и механические повреждения.

Отличительной особенностью космических ЯЭУ является их небольшой размер, что достигается использованием в качестве ядерного топлива высокоочищенного топлива с высоким содержанием стронция-90 и плутония-238. Специфические причины аварии на космических ЯЭУ: несанкционированный выход на запроектную мощность в результате удара или падения и нештатные ситуации на борту.

Ядерные боеприпасы (ЯБП) и взрывные устройства к ним в мирное время хранятся на складах в готовности к выдаче и боевому примене­нию. Часть из них находится на боевом дежурстве. К наиболее характерным аварий­ным ситуациям с ЯБП относятся: столкновение и опрокидывание транспортных средств с ЯБП; пожары в сборочных помещениях, хранилищах, комплексах и воздействие грозовых разрядов.