Чернобыльская атомная электростанция

План  работы: 

1. Чернобыльская атомная электростанция.
2. Основные причины аварии.
3. Распространение радиации.
4. Медицинские аспекты аварии.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Чернобыльская  атомная  электростанция.

Чернобыльская АЭС (ЧАЭС) расположена в восточной части большого географического региона, именуемого белорусско-украинским Полесьем, на берегу реки Припяти, впадающей в Днепр, в 18 км от районного центра - г. Чернобыль. Местность здесь отличается относительно плоским рельефом. Работы по сооружению станции были начаты в 1970 году.

Для белорусско-украинского  Полесья характерная сравнительно невысокая плотность населения - примерно 70 человек на квадратный километр. До аварии на ЧАЭС общая численность  населения в 30-ти километровой зоне вокруг станции составляла около 100 тысяч человек.

Строительство Чернобыльской АЭС велось очередями. Каждая из них включала 2 энергоблока, имевшие общие системы спецводоочистки  и вспомогательные сооружения на площадке. В их состав входят: хранилище  жидких и твердых радиоактивных отходов, открытые распределительные устройства, газовое хозяйство, резервные дизель-генераторные электростанции, гидротехнические и иные сооружения. Источником технического водоснабжения первых четырех энергоблоков является наливной пруд-охладитель площадью 22 квадратных километра. Предусмотрены также отдельные насосные станции для 3-го и 4-го блоков. Имеется резервное электроснабжение от дизель-генераторов. Даже неполное перечисление сооружений ЧАЭС говорит о том, насколько это был крупный энергетический объект.

28 сентября 1977 года  включен в электрическую сеть 1-й турбогенератор. Чернобыльская  АЭС дала стране первую электрическую  энергию. 24 января 1978 года на электростанции  выработан первый миллиард киловатт-часов  электроэнергии. 21 декабря 1978 года осуществлен пуск 2-го энергоблока. 22 апреля 1979 года ЧАЭС выработала первые 10 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. 3 декабря 1981 года осуществлен пуск 3-го блока электростанции. 31 декабря 1983 года дал первую электроэнергию 4-й энергоблок. 21 августа 1984 года Чернобыльская АЭС выработала 100 миллиардов киловатт-часов электроэнергии.

Таким образом, на 1 января 1986 года мощность четырех  блоков станции составляла 4 миллиона киловатт, что соответствовало ее проектной мощности.

2. Основные причины аварии.

День 25 апреля 1986 года на 4-м энергоблоке ЧАЭС планировался не совсем как обычный. Предполагалось остановить реактор на планово-предупредительный  ремонт. Но перед заглушением ядерной  установке руководство ЧАЭС планировало  провести некоторые эксперименты. Перед остановкой были запланированы испытания одного из турбогенераторов станции в режиме выбега с нагрузкой собственных нужд блока. Суть этого эксперимента заключается в моделировании ситуации, когда турбогенератор может остаться без своей движущей силы, то есть без подачи пара. Для этого был разработан специальный режим, в соответствии с которым при отключении пара за счет инерционного вращения ротора генератор какое-то время продолжал вырабатывать электроэнергию, необходимую для собственных нужд, в частности для питания главных циркуляционных насосов. Обратимся к хронологии событий Итак 25 апреля 1986 года

1ч. 00 мин. - согласно  графику остановки реактора на  планово-предупредительный ремонт  персонал приступил к снижению  мощности аппарата работавшего на номинальных параметрах.

13ч. 05 мин. - при  тепловой мощности 1600 МВт. отключен  от сети турбогенератор №7, входящий  в систему 4-го энергоблока.  Электропитание собственных нужд перевели на турбогенератор №8

14ч. 00 мин. - в  соответствии с программой испытаний отключается система аварийного охлаждения реактора. Поскольку реактор не может эксплуатироваться без системы аварийного охлаждения, его необходимо было остановить. Но разрешение на глушение аппарата не было дано. И реактор продолжал работать без системы аварийного охлаждения (САОР).

23ч. 10 мин. - получено  разрешение на остановку реактора. Началось снижение его тепловой  мощности до 1000-700 МВТ в соответствии  с программой испытаний. Но  оператор не справился с управлением,  в результате чего мощность аппарата упала почти до 0. В таких случаях реактор должен глушиться. Но персонал не посчитался с этим требованием. Начали подъем мощности.

1ч. 00 мин. 26 апреля - персоналу удалось поднять мощность  до уровня 200 МВт (тепловых) вместо  положенных 1000-700.

1ч. 03 мин. - К шести  работающим насосам подключили  еще два, для повышения надежности  охлаждения реактора после испытаний.

1ч. 20 мин. - Для  удержания мощности реактора  из него были выведены стержни  автоматического регулирования,  нарушив строжайший запрет работать на реакторе без определенного запаса стержней - поглотителей нейтронов. В тот момент в реакторе находилось только шесть стержней, что примерно вдвое меньше предельно допустимой величины.

1ч. 23 мин. - Оператор  закрыл клапана турбогенератора. Подача пара прекратилась. Начался выбег турбины. В момент отключения второго турбогенератора должна была сработать еще одна система защиты по остановке реактора. Но персонал отключил ее, чтобы повторить испытания если первая попытка не удастся. В результате возникшей ситуации реактор попал в неустойчивое состояние, что привело к появлению положительной радиоактивности и разогреву реактора.

1ч. 23 мин. 40 сек. -начальник смены 4-го энергоблока  поняв опасность ситуации дал  команду нажать кнопку самой эффективной аварийной защиты. Поглощающие стержни пошли вниз, но через несколько секунд остановились. Попытки ввести их в реакторную зону не удались. Реактор вышел из под контроля. Произошел взрыв.

Таким образом, можно кратко определить шесть основных причин аварии на 4-м энергоблоке:

Первое - снижение оперативного запаса радиоактивности, то есть уменьшение количества стержней-поглотителей в активной зоне реактора ниже допустимой величины.

Второе - неожиданный  провал мощности реактора, а затем  работа аппарата при мощности меньшей, чем было установлено программой испытаний.

Третье - подключение  к реактору всех восьми насосов с  превышением расходов по ЦГН.ё 

Четвертое - блокировка защиты реактора по уровню воды и давлению пара в барабане-сепараторе.

Пятое - блокировка защиты реактора по сигналу отключения пара от двух турбогенераторов.

Шестое - отключение системы защиты, предусмотренной  на случай возникновения максимальной проектной аварии, - системы аварийного охлаждения реактора.

В результате теплового взрыва произошедшего в реакторе произошло разрушение активной зоны реакторной установки и части здания 4-го энергоблока, а также произошел выброс части накопившихся в активной зоне радиоактивных продуктов в атмосферу. Взрывы в 4-м реакторе ЧАЭС сдвинули со своего места металлоконструкции верха реактора, разрушили все трубы высокого давления, выбросили некоторые регулирующие стержни и горящие блоки графита, разрушили разгрузочную сторону реактора, подпиточный отсек и часть здания. Осколки активной зоны и испарительных каналов упали на крышу реакторного и турбинного зданий. Была пробита и частично разрушена крыша машинного зала второй очереди станции. При взрыве часть панелей перекрытия упала на турбогенератор №7 повредив маслопроводы и электрические кабели, что привело к их загоранию, а большая температура внутри реактора вызвала горение графита.

Наибольшую опасность, связанную с аварией представляло то, что, разрушение реакторной зоны вызвало  выброс в атмосферу и на территорию АЭС большого количества радиоактивных деталей, графита, ядерного топлива. Выброс радионуклидов (вид неустойчивых атомов, которые при самопроизвольном превращении в другой нуклид испускают ионизирующее излучение - это и есть собственно радиоактивность) представлял собой растянутый во времени процесс, состоящий из нескольких стадий.

27 апреля 1986 года  высота загрязненной радионуклидами  воздушной струи, выходящая из  поврежденного энергоблока, превышала  1200 метров, уровень радиации в  ней на удалении 5-10 км. от места аварии составляли 1000 миллирентген в час. Выброс радиоактивности в основном завершился к 6 мая 1986г.

В первые часы после  аварии, когда еще не были точно  определены ее размеры и тяжесть, а также вследствие недостаточного радиационного контроля, часть лиц работавших на наиболее опасных участках, получили большие дозы облучения, а также ожоги при участии в тушении пожара. Всем пострадавшим была оказана первая медицинская помощь. К 6 часам утра 26 апреля было госпитализировано 108 человек, а в течение дня еще 24-х из число обследованных. На основе диагностики лучевой болезни, 237 человек, у кого развитие острой лучевой болезни прогнозировалось с наибольшей вероятностью были срочно госпитализированы в клинические учреждения Киева и Москвы. Общее число людей погибших вследствие аварии на Чернобыльской АЭС от ожогов и острой лучевой болезни на 1 января 1988 года составило 30 человек, причем 28 - от лучевой болезни .

3. Распространение радиации.

Как уже говорилось, процесс выброса радионуклидов  из разрушенного реактора был растянут во времени и состоял из нескольких стадий.

На I стадии было выброшено диспергированное топливо, в котором состав радионуклидов  соответствовал таковому в облученном топливе, но был обогащен летучими изотопами  йода теллура, цезия и благородных газов.

На II стадии благодаря  предпринимаемым мерам по прекращению  горения графита и фильтрации выброса мощность выброса уменьшилась. Потоками горячего воздуха и продуктами горения графита из реактора выносилось радиоактивное мелкодиспергированное  топливо.

Для III стадии характерным  было быстрое нарастание мощности выхода продуктов деления за пределы  реакторного блока. За счет остаточного  тепловыделения температура топлива  в активной зоне превышала 1700 С, что  в свою очередь обусловливало  температурно-зависимую миграцию продуктов деления и химические превращения оксида урана которые из топливной матрицы выносились в аэрозольной форме на продуктах сгорания графита.

С последней IV стадией  утечка продуктов деления быстро начала уменьшаться что явилось  следствием специальных мер. К этому времени суммарный выброс продуктов деления (без радиоактивных благородных газов) составил около 1,9 ЭБк (50 МКи), что соответствовало примерно 3,5 % общего количества радионуклидов в реакторе к моменту аварии.

Первоначально распространение радиоактивного загрязнения воздушных потоков происходило в западном и северном направлениях, в последующие два-три дня - в северном, а с 29 апреля в течении нескольких дней - в южном направлении ( в сторону Киева).

Значительная  часть площадей водосбора Днепр Припяти подверглись интенсивному радиоактивному загрязнению. Нижние участки Припяти, Днепра и верхняя часть Киевского водохранилища вошли в З0-ти километровую зону отселения.

В соответствии с метеорологическими условиями  переноса воз душных масс вышедшие за пределы реактора радионуклиды распространялись на площади водосбора и акватории Днепра, его водохранилищ притоков и Днепровско-Бугского лимана.

Уже в первые дни после аварии радиоактивные  аэрозоли поступили в водоемы  а затем дождем смывались с загрязненных водосборов.

Уровни радиоактивного загрязнения природных вод определялись расстоянием от ЧАЭС и интенсивностью выпадения аэрозолей, смывом с территории водосбор~ а в днепровских водохранилищах - временем "добегания" загрязненных масс воды. Поступившие в водоемы радионуклиды включились в абиотические (воды, взвеси, донные отложения) и биотические компоненты (гидробионты различных трофических уровней). При распаде короткоживущих радионуклидов определилась гидроэкологическая значимость наиболее биологически опасных долгоживущих стронция-90 и цезия-137.

Радиоактивное загрязнение донных отложений Киевского  водохранилища достигло максимума  к середине лета 1986 г., когда характерные  концентрации цезия-137 на различных  участках находились в пределах 185-29 600 Бк/кг естественной влажность Максимальное содержание цезия-137 в представителях ихтиофауны наблюдалось в зимний период 1987 - 1988 гг. - (3,70 - ~29) 10~ Бк/кг сырой массы.

Загрязненные  воздушные массы распространились затем на значительные расстояния по территории Белоруссии, Украины и России, а также за пределы Советского Союза. В ряде стран были зафиксированы незначительные повышения уровня радиации, выявлены некоторые нуклиды, выброс которых в атмосферу произошел в результате аварии в Чернобыле. Прежде всего это было зарегистрировано соответствующими службами в Швеции ( в 6 часов утра 1986г), затем в Финляндии, Польше. Всего поступила информация о радиологических изменениях и принятых защитных мерах от 23 государств. Данные показали, что в результате погодных условий во время самой аварии на ЧАЭС, в Европе произошло определенное радиационное загрязнение территорий. Кроме того, первоначальный выброс из поврежденного реактора ( высота которого составляла около 1200 метров) привел к переносу небольших количеств радиоактивных веществ за пределы Европы, включая Китай, Японию и США.