Раздел II. Радиационная безопасность (стр. 1 )

Раздел II. РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Модуль М-6. Катастрофа на Чернобыльской АЭС – крупнейшая

техногенная катастрофа ХХ века

Тема 10. Радиологическая ситуация в Республике Беларусь после

катастрофы на Чернобыльской атомной электростанции

1. Причины и протекание аварии на Чернобыльской

атомной электростанции

Принцип действия АЭС несложный. Пар, вырабатываемый в реакторе 1 (рис. 41), поступает в паровую турбину 4, приводя в действие генератор 5, вырабатывающий электрическую энергию.

Рис. 41. Принципиальная схема атомной электростанции:

1 – реактор; 2 – насосы; 3 –теплообменник; 4 – паровая турбина; 5 – генератор

Авария на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) обусловлена рядом психологических, организационных и технических причин.

Во-первых, психологически персонал реактора не был подготовлен к возможности возникновения аварии.

Во-вторых, пренебрежительное отношение к мерам безопасности при проведении испытаний по выбегу турбогенератора.

В-третьих, ввиду четкой работы реакторов АЭС проблемам физики реакторов не придавалось должного значения.

В-четвертых, имело место нарушение персоналом реактора правил ядерной безопасности, утвержденного регламента работы.

В-пятых, за работой АЭС не осуществлялся надлежащий контроль.

В-шестых, эксперимент начался после полуночи.

Эти обстоятельства привели к аварии. Как предусматривалось планом, 4-й энергоблок готовился к остановке на плановое техническое обслуживание. Было принято решение воспользоваться отключением реактора, чтобы подтвердить то обстоятельство, что в случае потери основного электропитания замедляющая свое вращение турбина до момента включения дизельных электростанций может дать необходимую электроэнергию для питания аварийного оборудования и циркуляционных насосов, которые обеспечивают охлаждение активной части реактора. Этот эксперимент не был скоординирован со специалистами, отвечающими за безопасность ядерного реактора. В ходе эксперимента было потеряна управляемость реактором, что привело к взрыву в его активной зоне с возникновением пожара и утечки радиоактивных веществ.

Персоналом Чернобыльской АЭС были предприняты все меры по предотвращению развития аварии и уменьшению ее последствий. Самой важной задачей было потушить пожар. В результате героических действий подразделений пожарных частей к 5 ч утра 26 апреля пожар был ликвидирован. В последующем осуществлялось забрасывание с вертолетов четвертого реактора герметизирующими материалами (около 500 т доломита, песка, глины, соединений бора и т. п.), подача в него жидкого азота, создание и укрытие железобетонным саркофагом.

Выброс продуктов деления в ходе аварии можно разделить на несколько этапов.

Первый этап – выброс топлива из разрушенного реактора. Изотопный состав радионуклидов на этом этапе примерно соответствовал их составу в облученном топливе с некоторым обогащением по изотопам йода, теллура, цезия и инертных газов.

Второй этап (26 апреля – 2 мая 1986 г.) – выброс за пределы аварийного блока снизился из-за предпринимаемых мер по прекращению горения графита и фильтрации выбросов, но состав радионуклидов в выбросе практически не изменился.

Третий этап – основную роль играл нагрев топлива в активной зоне до температуры выше 1700 °С, что было вызвано остаточным тепловыделением. Это привело к быстрому нарастанию выхода продуктов деления за пределы реакторного блока. Этот этап продолжался со 2 по 6 мая 1986 г.

Четвертый этап (после 6 мая 1986 г.) – выбросы быстро уменьшались.

Без радиоактивных газов суммарный выброс продуктов деления составил примерно (на 6 мая 1986 г.) 50 МКи. Это соответствует приблизительно 3,5% от общего количества радионуклидов в реакторе на момент аварии.

Технические причины выброса радионуклидов из реактора ЧАЭС

Во-первых, в нормальном режиме РБМК происходит интенсивное парообразование, и оно сильно изменяется при малых изменениях условий работы реактора. Это приводит к тому, что на реакторе более быстрыми темпами наступает состояние критичности. Поэтому реактор РБМК требует более строгого поддержания регламентного режима, чем водоводяной энергетический реактор ВВЭР.

Во-вторых, целесообразным является установка дополнительных оболочек («колпаков»), которые в случае аварии затрудняют проникновение радиоактивных веществ в окружающее пространство.

В-третьих, несовершенство систем прекращения аварии и уменьшения ее последствий.

Авария на ЧАЭС выявила полное незнание населением элементарных основ радиометрии, ответов на вопросы, чего стоит опасаться, а чего не стоит, и как следует поступать.

2. Выбросы и характеристика радиоактивного загрязнения

территории Республики Беларусь

В соответствии с последними исследованиями доля выброшенного в атмосферу цезия-137 составила от 20 до 40% (85±26 петабеккерелей);
йода-131, – от 50 до 60% (3200 петабеккерелей). Выброшенные радионуклиды примерно распределились так: Беларусь – 34%, Украина – 20%, Российская Федерация – 24%, Европа – 22%.

Первоначальный крупный выброс в основном объяснялся механической фрагментацией топлива во время взрыва. Он содержал в основном более летучие радиоизотопы, такие, как радиоактивные газы, различные соединения йода и определенное количество цезия. Последующий крупный выброс, произошедший между 7-ми и 10-ми сутками после катастрофы, был связан с высокими температурами, которые возникли в расплавленном топливном ядре.

Резкое уменьшение выбросов через 10 дней после аварии объяснялось быстрым охлаждением топлива по мере того, как остатки топлива прошли через нижний уровень защиты и вступили во взаимодействие с другими материалами в реакторе. После 6 мая выбросы были незначительными.

Выброс радиоактивных материалов в атмосферу состоял из газов, аэрозолей и топлива, измельченного до микроскопических частиц.

Газообразные элементы, такие как криптон и ксенон, практически полностью оказались выброшенными в атмосферу из ядерного топлива. Помимо того, что йод встречался в газообразной форме и в форме частиц, на месте аварии был также обнаружен органически связанный йод. Всего было выброшено от 50 до 60% йода из реактора в атмосферу. Другие летучие элементы и смеси, такие как цезий и теллур, вместе с аэрозолями были выброшены в воздух отдельно от частиц топлива. Пробы воздуха показали наличие частиц этих элементов размером от 0,5 до 1 мм.

Элементы низкой летучести, такие как церий, цирконий, актиниды и в значительной степени барий и лантан, а также стронций, оказались привязанными к частицам топлива. Более крупные частицы выпали в районе станции, а более мелкие «горячие» частицы были обнаружены на больших расстояниях от места аварии.

Загрязнение территории радионуклидами оказалось неравномерным, так как в течение первых 10 суток выбросы происходили периодически, а ветер неоднократно менял свое направление.

Основной вклад в радиоактивное загрязнение местности Республики Беларусь в первые дни после аварии внесли йод-131, 132, телур-132, другие короткоживущие радионуклиды – рутений-103, барий-140 и др. Позже стали доминировать цезий-134 и цезий-137.

На отдельных участках территории республики активность йода-131 в почве достигала 37000 кБк/м2 (1000 Кu/км2). Являясь бета - и гамма-излучателем и находясь в аэрозольном состоянии, он нанес основной удар по щитовидной железе людям с дефицитом йода. Йод легко проникает в овощи, ягоды, молоко. Период биологического полувыведения – 138 суток. Другие коротко живущие радионуклиды существенного вклада в облучение людей не внесли. После распада йода-131 (его период полураспада составляет 8,05 суток) и других короткоживущих радионуклидов основными источниками радиоактивного загрязнения местности в Республике Беларусь в настоящее время остались:

цезий-137 – загрязнил 23% территории республики (46450 км2);

стронций-90 – загрязнил 10% территории республики (4230 км2);

плутоний-239 – загрязнил 2% территории республики (430 км2).

В результате первоначального радиоактивного загрязнения цезием-134, 137, стронцием-90 и плутонием-239 в зонах загрязнения оказалось 3668 населенных пунктов с населением более 2 млн человек, в том числе 500 тыс. детей. Полностью оказались радиоактивно загрязненными Гомельская и Могилевская области, 10 районов Минской области, 6 районов Брестской области, 6 районов Гродненской области и 1 район Витебской области.

На территории Республики Беларусь плотность радиоактивного загрязнения составила от 1 до 200 Кu/км2. Распределение жителей по зонам на январь 1996 г. составило:

1…5 Кu/км2 – более 1 млн 400 тыс. человек (63%);

5…15 Кu/км2 – примерно 700 тыс. человек (31,5%);

15…40 Кu/км2 – 120 тыс. человек (5%);

Более 40 Кu/км2 – около 10 тыс. человек (0,5%).

Из территорий с активностью более 40 Кu/км2 после аварии на ЧАЭС население было выселено, но часть из них была снова заселена мигрантами из стран СНГ. Всего было отселено 135 тысяч человек.

Распределение населения, проживающего на радиоактивно загрязненных территориях, по областям приведено в табл. 5.

Таблица5

Количество населенных пунктов на территории радиоактивного загрязнения

Область	Количество населенных пунктов на территории радиоактивного загрязнения по зонам загрязнения по цезию, 137 Ки/км
1…5	5…15	15…40	Более 40	Всего
Гомельская Могилевская Минская Брестская Гродненская Витебская ВСЕГО:	932 530 242 169 180 4 2057	663 444 30 30 4 – 1171	225 132 – – – 357	32 42 – – – 74	1852 1148 272 199 184 4 3659

Краткая характеристика основных радионуклидов и продуктов их распада, загрязняющих территорию Республики Беларусь