Многоблоковые АЭС и вопрос их безопасности
Рязанцев Георгий Борисович научный сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова
А́томная электроста́нция(АЭС) — ядерная установкаexternal link, opens in a new tabдля производства энергииexternal link, opens in a new tabв заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реакторexternal link, opens in a new tab(реакторы) и комплекс необходимых систем, устройствexternal link, opens in a new tab, оборудования и сооруженийexternal link, opens in a new tabс необходимыми работникамиexternal link, opens in a new tab(персоналомexternal link, opens in a new tab).
В 30 странах мира эксплуатируется 194 атомных электростанцийexternal link, opens in a new tabс 435 энергоблокамиexternal link, opens in a new tabобщей электрической мощностью 370 049 МВтexternal link, opens in a new tab. 64 энергоблока находятся на стадии сооружения. 140 энергоблоков закрыты, ещё 5 не работают, однако решение об их окончательном закрытии пока не принято. На одну АЭС в среднем приходится 2-3 блока. Но есть много как одноблочных (США), так и многоблочных до 7-8-блоков (Канада, Индия, Япония). В 1979 годуexternal link, opens in a new tabпроизошла серьёзная авария на АЭС Три-Майл-Айлендexternal link, opens in a new tab, а в 1986 годуexternal link, opens in a new tab — масштабная катастрофа на Чернобыльской АЭСexternal link, opens in a new tab, которая, помимо непосредственных последствий, серьёзно отразилась на всей ядерной энергетикеexternal link, opens in a new tabв целом. Она вынудила специалистов всего мира переоценить проблему безопасности АЭС и задуматься о необходимости международного сотрудничества в целях повышения безопасности АЭС. Последняя крупная аварияexternal link, opens in a new tabна АЭС произошла в марте 2011 года в Японии, в префектуре Фукусима.
На АЭС «Три-Майл Айленд» использовались водо-водяные реакторыexternal link, opens in a new tabс двухконтурной системой охлаждения, эксплуатировались два энергоблокаexternal link, opens in a new tab, мощностью 802 и 906 МВтexternal link, opens in a new tab, авария произошла на блоке номер два (TMI-2) 28 мартаexternal link, opens in a new tab1979 годаexternal link, opens in a new tab.
Ко времени аварии на ЧАЭС действовали четыре энергоблока на базе реакторовexternal link, opens in a new tabРБМК-1000external link, opens in a new tab(реактор большой мощности кипящего типа) с электрическойexternal link, opens in a new tabмощностьюexternal link, opens in a new tab1000 МВтexternal link, opens in a new tab(тепловая мощность — 3200 МВт) каждый. Ещё два энергоблока строились.
Авария наАЭС Фукусима-1external link, opens in a new tab — крупная радиационная аварияexternal link, opens in a new tab(по заявлению японских официальных лиц — 7-го уровня по шкале INESexternal link, opens in a new tab), произошедшая 11 мартаexternal link, opens in a new tab2011 годаexternal link, opens in a new tabи привела к расплавлению активной зоны реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3 в первые дни развития аварии (общее число блоков 6).
Не отвергая все другие возможные причины, следует обратить внимание на один вероятный механизм, который возможно еще не достаточно рассматривался. Не смотря на отсутствие строгих доказательств, необходимо его обсудить, вследствие, чрезвычайно тяжелых последствий подобных аварий! Речь идет о мощном нейтринном излучении реакторов, которое можно рассматривать, как наличие нейтринного поля вокруг каждого блока. Изначально нейтринное излучение постулировалось как чрезвычайно высоко проникающее, практически не реагирующее с веществом. Однако сечения захвата нейтрино, хотя и действительно имеют очень низкие значения, оцениваются по крайне приблизительным критериям. Ситуация здесь чем-то похожа, хотя еще более осложнена, на то что было с нейтроном. Действительно, нейтрон обладает тоже высокой проникающей способностью и зачастую тоже низкими сечениями захвата, но, тем не менее, для него хорошо изучены случаи резонансных процессов взаимодействия, которые имеют сечения на много порядков большие, чем обычно. С самого начала открытия нейтрино был принят какой-то, если так можно сказать, «проникающий уклон» в описании его свойств. Исследователи просто соревновались в подсчете астрономических единиц бетона, чугуна или свинца, которые беспрепятственно пронизывает нейтрино. А вот о возможных резонансных взаимодействиях его с веществом и их поискам, что-то совсем не слышно. Совершенно понятно, что это не простая задача, но дело в том, что, похоже, серьезно она и не ставилась! Хотя резонансные взаимодействия широко распространены в микромире и физике элементарных частиц, и было бы крайне не осмотрительно не допустить их наличие и для нейтрино. Надо сказать, что для ультранизкоэнергетичных (реликтовых) нейтрино высокий уровень взаимодействия их с веществом уже широко обсуждается, но при этом с оговорками, что для ядерных нейтрино это все же, якобы, не характерно?! Да, конечно, для большей части энергетического спектра нейтрино, но не для резонансных!
Это один момент. Но есть и другой: а именно, взаимодействие нейтрино с веществом относится к, так называемому, слабому взаимодействию и вытекающим из него последствиям, но как указывал крупнейший специалист по физике нейтрино академик Б.М. Понтекорво в 1970 г., а еще в 1964 г. это обсуждалось в работе Э. Беляницкой-Бируля, взаимодействие между самими частицами могут протекать по механизму сильного взаимодействия! Это в корне меняет ситуацию, наличие рядом двух и более нейтринных полей может приводить к их сильному взаимодействию, возможно, по синергическому механизму и последствия этого могут быть просто катастрофическими. А именно: 1) резкое ускорение обратного бета-процесса, что приведет к большому дополнительному выбросу энергии; 2) к увеличению доли возбужденных ядер делящегося материала, что приведет к уменьшению его критической массы и неконтролируемому переходу режима реактора в надкритическое состояние! О других возможных процессах с нейтрино мы еще вообще очень мало знаем. Поэтому работа двух и более рядом находящихся реакторов вызывает крайнюю озабоченность. Тем более, явно обозначилась тенденция еще большего увеличения числа совместно работающих блоков (до 7-8), что увеличивает вероятность катастроф по нейтринному механизму! Господствующая в настоящее время концепция независимости в работе рядом расположенных энергоблоков может оказаться глубоко ошибочной. Наиболее опасная ситуация в Японии, Канаде и Индии (АЭС с 7-8 блоками), в Украине есть АЭС с 6-тью блоками (Запорожская), в России распространены станции с 4,5-тью блоками.
Ссылки:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%AD%D0%A1external link, opens in a new tab
Б. Понтекорво,Успехи физ. Наук,104,№1,10(1971).
D. B a r d i n , S. B i l e n k y , В. P o n t e c o r v o , Phys. Lett. 32B, 121 (1970).
Ζ. Βi a lуηi ска- Βi r u l a, Nuovo Cim. 33, 1484 (1964).
http://ufn.ru/ufn71/ufn71_5/Russian/r715a.pdfexternal link, opens in a new tab
http://blogs.mail.ru/mail/anis-mgu/external link, opens in a new tab