Аварии на АЭС: когда ядерная энергетика становится опасной

В штатном режиме АЭС абсолютно безопасны, но аварийные ситуации с выбросами радиации оказывают губительное влияние на экологию и здоровье населения. Несмотря на внедрение технологий и автоматических систем мониторинга, угроза возникновения потенциально опасной ситуации остаётся. У каждой трагедии в истории атомной энергетики собственная неповторимая анатомия. Человеческий фактор, невнимательность, отказ оборудования, стихийные бедствия и роковое стечение обстоятельств могут привести к аварии с человеческими жертвами.

Что в атомной энергетике называют аварией

Как и на любом технологическом объекте, на атомной станции бывают нештатные ситуации. Поскольку аварии могут влиять на экологию в радиусе до 30 километров, чтобы максимально оперативно реагировать на инцидент и предотвратить последствия, Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) разработало Международную шкалу ядерных событий INES (с англ. International Nuclear Events Scale). Все события оцениваются по 7-балльной шкале.

0 баллов — нештатные ситуации, которые не повлияли на безопасность АЭС. Для их устранения не пришлось задействовать дополнительные системы, угрозы утечки радиации не было, но некоторые механизмы работали со сбоями. Ситуации нулевого уровня периодически происходят на каждой атомной станции.

1 балл по INES или аномалия — работа станции вне установленного режима. В эту категорию попадают, например, похищение низкоактивных источников или облучение постороннего человека дозой, которая превышает годовую, но не несёт опасности для здоровья пострадавшего.

2 балла или инцидент — ситуация, которая привела к переоблучению работников станции или значительному распространению радиации вне установленных проектом зон в пределах станции. Двумя баллами оценивают рост уровня радиации в рабочей зоне до 50 мЗв/ч (при годовой норме 3 мЗв), повреждение изоляционной упаковки высокоактивных отходов или источников.

3 балла — класс серьёзного инцидента присваивают нештатным ситуациям, которые привели к повышению радиации в рабочей зоне до 1 Зв/ч, возможны незначительные утечки радиации за пределы станции. У населения могут наблюдаться ожоги и другие не смертельные эффекты. Особенность аварий третьего уровня заключается в том, что распространение радиации работникам удаётся предотвратить самостоятельно, задействовав все эшелоны защиты.

Такие аварийные ситуации несут угрозу прежде всего для работников станции. Пожар на атомной станции «Вандельос» (Испания) в 1989 году или авария на Хмельницкой АЭС в 1996 году с выбросом радиоактивных продуктов в помещения станции привели к жертвам среди сотрудников. Известен ещё один случай, имевший место на Ровенской АЭС в 2008 году. Персонал обнаружил в оборудовании реакторной установки потенциально опасный дефект. Реактор второго энергоблока пришлось перевести в холодное состояние на время проведения ремонтных работ.

Внештатные ситуации от 4 и до 8 баллов называются авариями.

Какие бывают аварии на АЭС

4 балла — это авария, которая не несёт значительного риска за пределами рабочей площадки станции, но возможны смертельные исходы среди населения. Чаще всего причинами таких инцидентов является расплавление или повреждение тепловыделяющих элементов, сопровождающиеся небольшой утечкой радиоактивного материала в пределах реактора, что может привести к выбросу наружу.

В 1999 году 4-балльная авария случилась в Японии на радиотехническом заводе «Токаймура». Во время очищения урана для последующего изготовления ядерного топлива, сотрудники нарушили правила технического процесса и запустили самоподдерживающую ядерную реакцию. Облучению подверглись 600 человек, с завода эвакуировали 135 сотрудников.

5 баллов — авария с широкими последствиями. Характеризуется повреждением физических барьеров между активной зоной реактора и рабочими помещениями, критическим режимом работы и возникновением пожара. В окружающую среду выбрасывается радиологический эквивалент нескольких сотен терабеккерелей йода-131. Может проводиться эвакуация населения.

Именно 5-й уровень присвоили крупной аварии в США. Случилась она в марте 1979-го года на АЭС «Три-Майл-Айленд». На втором энергоблоке слишком поздно обнаружили утечку теплоносителя (паровой или жидкой смеси, удаляющей из реактора тепло). Сбой произошёл в первом контуре установки, это привело к остановке процесса охлаждения тепловыделяющих сборок. Пострадала половина активной зоны реактора, она полностью расплавилась. Помещения второго энергоблока были сильно загрязнены радиоактивными продуктами, однако за пределами АЭС уровень радиации остался в норме.

Значительная авария соответствует 6 баллам. Речь идёт об инцидентах, связанных выбросом существенных объёмов радиоактивных веществ в окружающую среду. Проводятся эвакуация, размещение людей в укрытиях. Помещения станции могут быть смертельно опасны.

Инциденту, известному под названием «Кыштымская авария», присвоили 6 уровень опасности. На химическом комбинате «Маяк» произошёл взрыв ёмкости для радиоактивных отходов. Это случилось из-за поломки системы охлаждения. Ёмкость была полностью разрушена, бетонное перекрытие сорвало взрывом, который оценили в десятки тонн в тротиловом эквиваленте. Образовалось радиоактивное облако, но до 90% радиационных загрязнений выпали на территории химического комбината. В процессе ликвидации аварии было эвакуировано 12 тысяч человек. Место инцидента именуется Восточно-Уральским радиоактивным следом.

Отдельно классифицируются аварии как проектные и запроектные. Для проектных определены исходные события, порядок устранения и конечные состояния. Такие аварии, как правило, можно предотвратить с помощью автоматических и ручных систем безопасности. Запроектные инциденты — спонтанные чрезвычайные ситуации, которые либо выводят из строя системы, либо вызваны внешними катализаторами. Такие аварии могут привести к выбросу радиации.

Слабые места современных АЭС

Поскольку атомная энергетика начала развиваться в прошлом столетии, то первой проблемой современных ядерных объектов называют изношенность оборудования. Большинство европейских АЭС построены ещё в 70–80 годы. Безусловно, при продлении сроков эксплуатации оператор тщательно анализирует состояние АЭС, меняет оборудование. Но полная модернизация техпроцеса требует огромным финансовых затрат, поэтому зачастую станции работают на основе старых методик. На таких АЭС нет надёжных систем предотвращения аварий. Строить АЭС с нуля тоже дорого, поэтому страны одна за другой продлевают сроки эксплуатации АЭС и даже перезапускают после простоя.

Вторыми по частоте возникновения чрезвычайных ситуаций идут технические ошибки персонала. Неверные действия могут привести к потере контроля над реактором. Чаще всего в результате халатных действий происходит перегрев и активная зона частично или полностью расплавляется. При определённых обстоятельствах в активной зоне может произойти пожар. Так случилось, например, в Великобритании в 1957 году в реакторе по производству вооружённого плутония. Персонал не уследил за показателями немногочисленных измерительных приборов реактора и пропустил момент, когда урановое топливо вступило в реакцию с воздухом и загорелось. Ещё один случай технической ошибки персонала — авария на АЭС «Святой Лаврентий». Оператор по невнимательности неправильно загрузил в реактор топливные сборки.

Бывают совсем уж курьёзные случаи — на реакторе «Браунз-Ферри» в 1975 году к пожару привела инициатива работника устранить протечку воздуха в бетонной стене. Работы он выполнял со свечкой в руках, сквозняк подхватил огонь и распространил по кабельному каналу. На устранение последствий аварии на атомной станции потратили ни много ни мало 10 млн долларов.

Самая крупная авария на ядерном объекте в 1986 году на Чернобыльской АЭС, а также известная крупная авария на АЭС «Фукусима» тоже случились из-за целого ряда ошибок технического персонала. В первом случае роковые ошибки были допущены во время проведения эксперимента, во втором имел место перегрев активной зоны реактора.

К сожалению, сценарий АЭС «Фукусима» не является редкостью для станций, где установлены такие же реакторы кипящей воды. Потенциально опасные ситуации могут возникать, поскольку все процессы, в том числе и главный процесс охлаждения, зависят от режима циркуляции воды. Если забился промышленный сток или деталь вышла из строя, реактор начнёт перегреваться.

С повышением температуры реакция деления ядра в тепловыделяющих сборках происходит интенсивнее, может начаться неконтролируемая цепная реакция. Ядерные стержни плавятся вместе с ядерным топливом (ураном или плутонием). Возникает аварийная ситуация, которая может развиваться по двум сценариям: а) расплавленное топливо прожигает корпус и защиту, попадая в грунтовые воды; б) давление внутри корпуса приводит к взрыву.

ТОП-5 аварий на АЭС

1. Долгое время единственной аварией, которую МАГАТЭ оценило в 7 баллов (худшее, что может случиться), оставался взрыв на ядерном объекте в Чернобыле. От лучевой болезни разной степени пострадали более 100 тысяч человек, а 30-километровая зона уже 30 лет остаётся безлюдной.

Расследованием аварии занимались не только советские физики, но и МАГАТЭ. Основной версией остаётся роковое стечение обстоятельств и ошибки персонала. Известно, что реактор работал внештатно и испытания в такой ситуации проводить не следовало. Но персонал решил работать по плану, сотрудники отключили исправные технологические системы защиты (они могли остановить реактор до входа в опасный режим) и начали тестирование. Позже эксперты пришли к выводу, что самаконструкция реактора была несовершенной, это тоже поспособствовало взрыву.

2. Авария на «Фукусиме-1» привела к тому, что территории в радиусе 20 километров от станции признали зоной отчуждения. Долгое время причиной инцидента считались землетрясение и цунами. Но позже японские парламентарии возложили ответственность за произошедшее на компанию-оператора Tokyo Electric Power, которая не обеспечила защиту АЭС. В результате аварии топливные стержни сразу на трёх реакторах полностью расплавились. Из района станции эвакуировали 80 тысяч человек. На данный момент в помещениях станции, которые обследуют исключительно роботы, остаются тоннырадиоактивных материалов и топлива, о чём ранее писали Пронедра.

3. В 1957 году на территории Советского Союза произошла авария на химическом комбинате «Маяк», известная как «Кыштымская». Причиной инцидента стал выход из строя системы охлаждения ёмкости с высокоактивными ядерными отходами. Бетонное перекрытие разрушило мощным взрывом. МАГАТЭ позже присвоило ядерному инциденту 6-й уровень опасности.

4. Пятую категорию получил Уиндскейлский пожар на станции в Великобритании. Авария случилась 10 октября того же 1957 года, что и взрыв на химкомбинате «Маяк». Точная причина аварии неизвестна. В то время у персонала отсутствовали контрольные приборы, поэтому следить за состоянием реактора было сложнее. В какой-то момент работники обратили внимание, что температура в реакторе растёт, хотя должна падать. При осмотре оборудования сотрудники с ужасом обнаружили в реакторе пожар. Тушить огонь водой сразу не решились в связи с опасениями, что вода будет мгновенно распадаться, а водород приведёт к взрыву. Перепробовав все подручные средства, персонал всё-таки открыл краны. К счастью, взрыва не произошло. По официальной информации, облучение получили около 300 человек.

5. Авария на АЭС «Три-Майл-Айленд» в США случилась в 1979 году. Она считалась самой крупной в истории американской атомной энергетики. Основной причиной инцидента стала поломка насоса второго контура охлаждения реактора. К аварийной ситуации привело всё то же стечение обстоятельств: поломка учётных приборов, отказ других насосов, грубые нарушения правил эксплуатации. Обошлось, к счастью, без жертв. Люди, проживающие в 16-километровой зоне, получили небольшое облучение (чуть больше, чем на сеансе флюорографии).