Аварии на ядерных энергетических установках

Для обеспечения радиационной безопасности персонала и населения уже на стадии проектирования АЭС рассматривается и рассчитывается набор проектных аварий, включая наивысшую проектную катастрофу (МПА), обусловленных как техническими отказами, так и ошибками персонала. По приобретенным результатам разрабатываются технические системы обеспечения безопасности, которые делают последующие главные функции: остановку реактора, отвод остаточного тепловыделения Аварии на ядерных энергетических установках, ограничение распространения радиоактивных веществ.

Современные АЭС, согласно советам Интернационального Агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), проектируются таким макаром, чтоб:

- Оцененное значение вероятности томного повреждения активной зоны при запроектных катастрофах не превышало реактора в год. Другими словами возможность пришествия такового действия – 1 в 100.000 лет;

- Оцененное значение вероятности выхода радиоактивности наружу, при котором Аварии на ядерных энергетических установках может потребоваться эвакуация населения, – реактора в год. Другими словами 1 в 10.000.000 лет [29].

В случае маловероятных отказов систем обеспечения безопасности может произойти гипотетичная катастрофа, сопровождающаяся выходом из первого контура в окружающую среду пароводяной консистенции с радиоактивными субстанциями и следующим осушением реактора, разгерметизацией твэлов и оплавлением активной зоны. Ввиду очень малой вероятности Аварии на ядерных энергетических установках гипотетичной аварии особые технические средства для ее угнетения не предусматриваются.

Радиоактивное загрязнение атмосферы и местности при гипотетичной аварии значительно отличается в случае аварии на одноконтурных (РБМК) и двухконтурных (ВВЭР) ядерных реакторах. Это обосновано конструктивными особенностями реакторов: ВВЭР по сопоставлению с РБМК имеет крепкий металлической корпус, препятствующий резвому выходу теплоносителя Аварии на ядерных энергетических установках в окружающую среду.

При гипотетичной аварии на одноконтурном атомном реакторе РБМК-1000 основной выход пароводяной консистенции с РВ в атмосферу происходит в течение 20 минут и фактически заканчивается за 1 час. За этот период времени выходят все РВ, которые находятся в зазорах аварийных твэлов. Паровое скопление с РВ за счет высочайшей скорости истечения из Аварии на ядерных энергетических установках вентиляционной трубы подымается над нею на несколько 10-ов метров и распространяется по направлению и со скоростью среднего ветра на высоте перемещения облака.

Основное воздействие на распространение радиоактивного облака и нрав радиоактивного загрязнения атмосферы и местности будут оказывать направление и скорость ветра, также степень вертикальной стойкости атмосферы. На Аварии на ядерных энергетических установках поверхности земли формируется относительно верная (типа эллипса) зона загрязнения вследствие гравитационного оседания радиоактивных веществ, находящихся на поверхности пылевых частиц.

Гипотетичная катастрофа на двухконтурном атомном реакторе типа ВВЭР-1000 характеризуется долгим (до 9 суток) выходом пара с радионуклидами в атмосферу через трубу вентиляции. Крепкий корпус ядерного реактора и защитная оболочка реактора с первым Аварии на ядерных энергетических установках контуром задерживают РВ снутри корпуса реактора, их суммарный выход в атмосферу приблизительно в 10 раз меньше, чем при аварии на РБМК-1000. Сравнимо маленькой выход РВ при гипотетичной аварии на ВВЭР-1000 приводит к тому, что независимо от метеоусловий радиоактивное загрязнение местности не выходит за границы тридцатикилометровой зоны АЭС.

Форма зон радиоактивного загрязнения Аварии на ядерных энергетических установках при аварии на реакторе ВВЭР-1000 может быть не только лишь эллипсообразной, да и кольцевой вокруг АЭС с выступами-эллипсами по тем фронтам изменяющегося со временем ветра, когда имел место завышенный выход РВ из реактора.

Катастрофа с разрушением ядерного реактора – это неожиданная аварийная ситуация. Она может быть следствием событий, связанных с Аварии на ядерных энергетических установках множественными наложениями отказов оборудования, которые сопровождаются неверными действиями персонала. Такие аварии относятся к запроектным.

Анализ хода реальных аварий на АЭС показал, что главной предпосылкой больших аварий является перегрев реактора при нарушении систем остывания, так как при всем этом интенсивность тепловыделения в твэле превосходит скорость отвода тепла.

Значимый выход Аварии на ядерных энергетических установках РВ из твэлов вероятен при сильном повреждении их оболочек и расплавлении ядерного горючего. Стоит отметить, что при всех катастрофах в реакторе принципно неосуществим взрыв типа взрыва ядерного боеприпаса, так как компактно находится в твэлах в количествах, существенно наименьших, чем его критичная масса. Разрушение реактора и выброс радиоактивных товаров Аварии на ядерных энергетических установках могут произойти исключительно в итоге термического взрыва. Взрыв появляется как следствие пароциркониевой реакции, являющейся источником огромного количества водорода.

Пароцирко́ниевая реа́кция — экзотермическая хим реакция меж цирконием и водяным паром, которая идёт при больших температурах. А именно, реакция может происходить в активной зоне ядерного реактора с водяным теплоносителем и Аварии на ядерных энергетических установках/либо замедлителем при её перегреве в критериях контакта циркониевых конструкционных частей с водой.

Сплавы циркония являются более распространённым конструкционным материалом корпусов твэлов. В случае тяжёлой аварии с нарушением отвода тепла горючее может разогреться до огромных температур за счёт остаточного тепловыделения остановленного реактора. В активной зоне реакторов при всем этом появляется перегретый Аварии на ядерных энергетических установках пар, который по достижении 900—950 °C вступает в реакцию с цирконием. В итоге появляется водород в количестве около 0,491 литра на гр прореагировавшего циркония и выделяется огромное количество тепла — 6530 кДж/кг.

Реакция протекает в согласовании с уравнением:

Zr + 2H2O = ZrO2 + 2H2 + Q,

где Q — выделяющаяся теплота (6530 кДж/кг)

Реакция начинается Аварии на ядерных энергетических установках приблизительно при 900—950 °C, а при 1200 °C начинает развиваться очень стремительно (потому что выделяющаяся теплота дополнительно разогревает цирконий) и становится самоподдерживающейся.

Быстроту реакции значительно находится в зависимости от температуры, количества подводимого к реагирующей поверхности пара и времени реакции. Кроме выделения водорода и тепла, реакция сопровождается охрупчиванием оболочек твэлов Аварии на ядерных энергетических установках и уменьшением их начальной толщины за счёт окисления циркония. Приблизительно за 10—12 минут после начала самоподдерживающейся пароциркониевой реакции оболочка твэла окисляется на толщину 0,10—0,15 мм с разогревом до температуры её плавления.

При опытах уже на ранешней стадии наблюдалась серьёзная деформация твэлов, при маленьком превышении температуры плавления циркония в каналах теплоносителя образуются пробки Аварии на ядерных энергетических установках (блокады).

Даже при сравнимо маленький скорости протекания реакции количество выделяющегося тепла сопоставимо с остаточным тепловыделением остановленного реактора, таким макаром усиление нагрева горючего в итоге реакции очень значительно.

В итоге вступления в реакцию большой части циркония может создаваться количество водорода, исчисляемое тыщами кубометров. Это очень небезопасно как исходя из убеждений взрыво Аварии на ядерных энергетических установках- и пожароопасности, так и исходя из убеждений образования в контуре реакторной установки газовых пузырей, препятствующих циркуляции теплоносителя, что может ухудшить катастрофу из-за прекращения теплосъёма с горючего.

Появление пароциркониевой реакции может быть только при перегреве активной зоны реакторов. С целью предотвращения таковой тяжёлой аварийной ситуации, есть системы безопасности Аварии на ядерных энергетических установках.

Главным средством недопущения образования в контуре реакторной установки газовых пузырей являются системы аварийного паро- газоудаления. Другой принципиальной системой безопасности, пассивной, является гермооболочка. У водоводяных реакторов она очень огромного размера, 10-ки тыщ кубометров, потому достигнуть взрывоопасной концентрации, при сбросе водорода из реактора и другого оборудования, в ней очень проблемно.

Известным нововведением Аварии на ядерных энергетических установках, созданным для решения трудности скопления водорода при тяжёлых катастрофах, являются каталитические рекомбинаторы водорода (пассивная система безопасности). Рекомбинаторы — маленькие устройства, которые во огромном количестве инсталлируются по всему гермообъёму и обеспечивают понижение концентрации водорода при катастрофах с его выделением. Рекомбинаторы не требуют источников энергии и команд на включение — при достижении маленький Аварии на ядерных энергетических установках концентрации водорода (0,5—1,0%) процесс его поглощения рекомбинаторами начинается самопроизвольно.

Радиоактивное загрязнение при катастрофах на АЭС отличается от инфецирования при ядерных взрывах, хотя в обоих случаях источник загрязнения один и тот же – продукты деления (либо – в ядерных боеприпасах). Отличия обоснованы особенностями радиоизотопного состава товаров деления в реакторе и нравом выхода Аварии на ядерных энергетических установках РВ в атмосферу при аварии.

1. При долговременной работе АЭС короткоживущие изотопы распадаются в твэлах и, в целом, радиоактивные продукты реактора обогащены радионуклидами с большенными периодами полураспада по сопоставлению с продуктами ядерного взрыва. Это приводит к тому, что спад уровней радиации на грязной местности происходит существенно медлительнее, чем при ЯВ.

2. Радиоактивные Аварии на ядерных энергетических установках продукты, выходящие в атмосферу при аварии на АЭС, обогащены радионуклидами легколетучих частей – радиоактивные великодушные газы, радиоизотопы йода и цезия.

3. Радиоактивные вещества, выходящие в атмосферу при аварии на АЭС, находятся в составе мелкодисперсных аэрозолей, которые очень медлительно оседают на поверхность земли под действием силы тяжести и разносятся ветром на сотки и Аварии на ядерных энергетических установках даже тыщи км от места аварии. Образование мелкодисперсных аэрозолей обосновано тем, что РВ, распределенные при аварии в парогазовой фазе, находятся в молекулярном состоянии (то же самое и при выпаривании их в процессе горения графита) и при остывании в воздухе конденсируются на мелкодисперсной атмосферной пыли.

4. Загрязнение поверхностей мелкодисперсным радиоактивным Аварии на ядерных энергетических установках аэрозолем происходит за счет адсорбции, что обусловливает неравномерность загрязнения – в основном заражаются объекты с развитой (пористой) поверхностью – лес, кустарник.

5. При катастрофах на АЭС радиоактивные продукты переносятся в атмосфере на высотах ниже расположения водонасыщенных туч и могут вымываться осадками, обусловливая “пятнистость” загрязнения местности – загрязнение носит очаговый нрав.

6. Радиоактивное Аварии на ядерных энергетических установках загрязнение объектов при аварии на АЭС носит стойкий нрав, т. е. грязные поверхности с огромным трудом поддаются дезактивации. Это обосновано большенными силами взаимодействия мелкодисперсных частиц с поверхностью (для отрыва частички размером 0,5 мкм нужно приложить силу в 1000 раз огромную, чем для отрыва частички в 20 мкм).


avariya-na-teplotrasse-v-ulan-ude-likvidirovana-mchs-informacionnoe-agentstvo-ria-novosti-14042012.html
avariya-posledstviya-katastrofi.html
avariya-v-podmoskovnoj-balashihe-ostavila-bez-vodi-17-tis-chelovek-a-ne-30-tis-vlasti-informacionnoe-agentstvo-biznes-lenta-prajm-tovarnie-rinki-20112012.html