Анализ причин и последствий крупнейших ядерных катастроф

Рефераты по естествознанию » Анализ причин и последствий крупнейших ядерных катастроф Скачать

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физики

Реферат на тему:

«Анализ причин и последствий крупнейших

ядерных катастроф»

по курсу «Ф и СНКМ»

                                                      Выполнил: студент группы АТП – 312

                                                                                  Ершенко Н. Ю. 

                                                             Проверил: профессор кафедры физики

                                                         Власова С. В. 

Мурманск

2003

Содержание:

1. Введение.                                                                                   - стр. 3

2. Хронология крупнейших ядерных катастроф.                       - стр. 3

3. Хронология событий в день аварии

на Чернобыльской АЭС.                                                               - стр. 5

4. Анализ причин чернобыльской трагедии.                               - стр. 7

5. Последствия аварии.                                                                           - стр. 10

6. Ликвидация последствий аварии.                                             - стр. 11

7. Эвакуация населения.                                                               - стр. 13

8. Уроки на будущее.                                                                    - стр. 16

1. Введение.

Днем рождения атомной промышленности можно считать 12 апреля 1943 г. когда было подписано постановление правительства о создании в Москве Лаборатории №2 АН СССР впоследствии ставшей Институтом атомной энергии. Первая в мире атомная электростанция была построена и введена в эксплуатацию 27 июня 1954 года в городе Обнинске Калужской области.

Первая АЭС в Обнинске имела мощность 5МВт. но уже на начало 1989 года было построено 46 энергоблоков АЭС общей мощностью 35 4 ГВт. Вместе с тем доля АЭС в общем объеме произведенной электроэнергии составила около 12% что однако позволило СССР выйти по этому показателю на 3 место в мире.

2. Хронология крупнейших ядерных катастроф.

К началу 1986 г. в мире существовало 417 атомных реакторов и 120 ещё строилось. Вклад АЭС в выработку энергии в некоторых странах составил для Франции – 70% Бельгии – 66% Южной Кореи – 53% Тайваня – 48 5%. Кроме ядерных реакторов было 326 исследовательских ядерных установок реакторы установлены на ледоколах спутниках подводных лодках. Естественно подобная огромная концентрация ядерного потенциала не могла не привести к возникновению нештатных ситуаций тем более что опыт эксплуатации объектов использующих ядерное топливо накапливался с годами причём во многом при анализе этих самых аварийных ситуаций. Здесь можно привести много примеров чрезвычайных ситуаций происходивших как у нас в стране так и за рубежом.

Впервые человечество увидело атом в действии в 1945 г когда США сбросили на Хиросиму и Нагасаки атомные бомбы. Погибла треть населения этих городов радиация вызвала у многих людей лейкозы. Люди умирали и продолжают умирать до сих пор.

Ряд испытаний ядерного оружия Соединенными Штатами на острове Бикини в 1946-1958 гг. привели к тому что в результате взрыва исчезли с лица земли 2 соседних островка а сам остров стал непригоден для жизни.

В 1957 г. на заводе Селлафильд (Уиндскайл)  в Англии по регенерации ядерного топлива произошел взрыв. В результате загрязнения погибли 13 человек более 260 заболели острой и хронической лучевой болезнью.

В 1966 г. в Испании столкнулись 2 американских военных  самолета с ракетами на борту. Одному пришлось сбросить 4 атомные бомбы. К счастью взрыва не было но в результате выбросов погибли посевы сельскохозяйственных культур пришлось вывезти 1 5 тыс. т почвы для захоронения.

В 1979 г. на АЭС Тримайленд в г. Гаррисбург Пенсильвания также произошла крупная авария.

В Советском Союзе история подобных катастроф связана главным образом с эксплуатацией производственного объединения «Маяк».

ПО «Маяк» было создано на базе промыш­ленного комплекса построенного в 1945—1949 гг. Здесь в 1948 г. был пущен первый в стране промышленный атомный реактор в 1949 г. — первый радиохимический завод изготов­лены первые образцы атомного оружия. В настоящее время в производственную структуру ПО «Маяк» входят ряд произ­водств ядерного цикла комплекс по захоронению высокоак­тивных материалов хранилища и могильники РАО. Много­летняя деятельность ПО «Маяк» привела к накоплению ог­ромного количества радионуклидов и сильному загрязнению районов Челябинской Свердловской Курганской и Тюмен­ской областей. В результате сброса отходов радиохимического производства непосредственно в открытую речную систему Обского бассейна через р. Теча (1949—1951 гг.) а также вследствие аварий 1957 и 1967 гг. в окружающую среду было выброшено 23 млн. Ки активности. Радиоактивное загрязне­ние охватило территорию в 25 тыс. км2 с населением более 500 тыс. человек. Официальные данные о десятках поселков и деревень подвергшихся загрязнению в результате сбросов ра­диоактивных отходов в р. Теча появились только в 1993 г.

В 1957 г. в результате теплового взрыва емкости с РАО произошел мощный выброс радионуклидов (церий-144 цирконий-95 стронций-90 цезий-137 и др.) с суммарной активно­стью 2 млн. Ки. Возник «Восточно-Уральский радиоактивный след» длиной до 110 км (в результате последующей миграции даже до 400км) и шириной до 35—50 км. Общая площадь загрязненной территории ограниченной изолинией 0 1 Ки/км2  по стронцию-90 составила 23 тыс. км2. Около 10 тыс. человек из 19 населенных пунктов в зоне наиболее сильного загрязнения с большой задержкой были эвакуирова­ны и переселены.

Зона радиационного загрязнения на Южном Урале расши­рилась вследствие ветрового разноса радиоактивных аэрозолей с пересохшей части технологического водоема № 9 ПО «Маяк» (оз. Карачай) в 1967 г. В настоящее время в этом резервуаре на­ходится около 120 млн. Ки активности преимущественно за счет стронция-90 и цезия-137. Под озером сформировалась линза загрязненных подземных вод объемом около 4 млн. м3 и площадью 10 км2. Существует опасность проникновения загрязненных вод в другие водоносные горизонты и выноса радионуклидов в речную сеть.

По данным радиационного мониторинга выпадения це­зия-137 из атмосферы в районах расположенных в зоне влияния ПО «Маяк» в течение 1994г. были в 50—100 раз больше чем в среднем по стране. Высоким остается и уро­вень загрязнения местности цезием-137 в пойме р. Теча. Кон­центрации стронция-90 в речной воде и в донных отложениях в 100—1000 раз превышают фоновые значения. В каскаде про­мышленных водоемов в верховьях Течи содержится 350 млн. м3 загрязненной воды являющейся по сути низкоактивными от­ходами. Суммарная активность твердых и жидких РАО нако­пленных в ходе деятельности ПО «Маяк» достигает 1 млрд. Ки. Сосредоточение огромного количества РАО загрязнение по­верхностных водоемов возможность проникновения загряз­ненных подземных вод в открытую гидрографическую систему Обского бассейна создают исключительно высокую степень радиационного риска на Южном Урале.

Но крупнейшей и самой страшной ядерной катастрофой за всю историю освоения человечеством энергии атомного деления является катастрофа на Чернобыльской АЭС в ночь с 25 на 26 апреля 1986 года.

Чернобыльская АЭС расположена в восточной части большого географического региона именуемого белорусско-украинским Полесьем на берегу реки Припяти впадающей в Днепр в 18 километрах от районного центра - города Чернобыля. Работы по сооружению станции были начаты в январе 1970 года.

3. Хронология событий в день аварии на Чернобыльской АЭС.

          День 25 апреля 1986 года на 4-ом энергоблоке Чернобыльской атомной электростанции планировался как не совсем обычный. Предполагалось остановить реактор на планово-предупредительный ремонт. Но перед заглушением ядерной установки необходимо было провести ещё и некоторые эксперименты которые наметило руководство ЧАЭС.

Перед остановкой были запланированы испытания одного из турбогенераторов в режиме выбега с нагрузкой собственных нужд блока. Суть 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 счёт инерционного вращения ротора генератор какое-то время продолжал вырабатывать электроэнергию необходимую для собственных нужд в частности для питания главных циркуляционных насосов.

        

25 апреля 1986 года ситуация развивалась следующим образом:

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

         13 часов 05 минут —  при тепловой мощности 1600 МВт отключён от сети турбогенератор №7 входящий в систему 4-го энергоблока. Электропитание собственных нужд (главные циркуляционные насосы и другие потребители) перевели на турбогенератор №8.

         14 часов 00 минут — в соответствии с программой испытаний отключается система аварийного охлаждения реактора (САОР). Поскольку реактор не может эксплуатироваться без системы аварийного охлаждения его необходимо было остановить. Однако диспетчер “Киевэнерго” не дал разрешения на глушение аппарата. И реактор продолжал работать без САОР.

         23 часа 10 минут — получено разрешение на остановку реактора. Началось дальнейшее снижение его мощности до 1000—700 МВт (тепловых) как и предусматривалось программой испытаний. Но оператор не справился с управлением в результате чего мощность аппарата упала почти до нуля. В таких случаях реактор должен глушиться. Но персонал не посчитался с этим требованием. Начали подъём мощности.

         В 1 час 00 минут 26 апреля персоналу наконец удалось поднять мощность реактора и стабилизировать её на уровне 200 МВт (тепловых) вместо 1000—700 заложенных в программе испытаний.

         В 1 час 03 минуты и 1 час 07 минут—к шести работающим главным циркуляционным насосам дополнительно подключили ещё два чтобы повысить надёжность охлаждения активной зоны аппарата после испытаний.

        

Подготовка к эксперименту:

1 час 20 минут (примерно – по математической модели) –  стержни автоматического регулирования (АР) вышли из активной зоны на верхние концевики и оператор даже помогал этому с помощью ручного управления. Только так удалось удержать мощность аппарата на уровне 200 МВт (тепловых). Но какой ценой? Ценой нарушения строжайшего запрета работать на реакторе без определённого запаса стержней—поглотителей нейтронов.

         1 час 22 минуты 30 секунд—по данным распечатки программ быстрой оценки состояния в активной зоне находилось всего шесть–восемь стержней. Эта величина примерно вдвое меньше предельно допустимой и опять реактор требовалось заглушить.

         1 час 23 минуты 04 секунды—оператор закрыл стопорно - регулирующие клапаны турбогенератора №8. Подача пара на него прекратилась. Начался режим выбега. В момент отключения второго турбогенератора должна была бы сработать ещё одна автоматическая защита по остановке реактора. Но персонал зная это заблаговременно отключил её чтобы по-видимому иметь возможность повторить испытания если первая попытка не удастся.

         В ситуации возникшей в результате нерегламентированных действий персонала реактор попал (по расходу теплоносителя) в такое состояние когда даже небольшое изменение мощности приводит к увеличению объёмного паросодержания во много раз большему чем при номинальной мощности. Рост объёмного паросодержания вызвал появление положительной реактивности. Колебания мощности в конечном итоге могли привести к дальнейшему её росту.

         1 час 23 минуты 40 секунд—начальник смены 4-го энергоблока поняв опасность ситуации дал команду старшему инженеру управления реактором нажать кнопку самой эффективной аварийной защиты (АЗ-5). Стержни пошли вниз однако через несколько секунд раздались удары и оператор увидел что поглотители остановились. Тогда он обесточил муфты сервоприводов чтобы стержни упали в активную зону под воздействием собственной тяжести. Но большинство стержней-поглотителей так и осталось в верхней половине активной зоны.

         Ввод стержней как показали позже специальные исследования начавшийся после нажатия кнопки АЗ при создавшемся распределении потока нейтронов по высоте реактора оказался неэффективным и также мог привести к появлению положительной реактивности.

         Произошёл взрыв. Но не ядерный а тепловой. В результате уже названных причин в реакторе началось интенсивное парообразование. Затем произошёл кризис теплоотдачи разогрев топлива его разрушение бурное вскипание теплоносителя в который попали частицы разрушенного топлива резко повысилось давление в технологических каналах. Это привело к тепловому взрыву развалившему реактор.

4. Анализ причин Чернобыльской трагедии.

Авария подобного типа какая произошла на Чернобыльской АЭС так же маловероятна как и гипотетические аварии. Причиной случившейся трагедии явилось непредсказуемое сочетание нарушений регламента и режима эксплуатации энергоблока допущенных обслуживавшим его персоналом. В результате этих нарушений возникла ситуация в которой проявились некоторые существовавшие до аварии и устранённые в настоящее время недостатки РБМК. Конструкторы и руководители атомной энергетики осуществлявшие проектирование и эксплуатацию РБМК-1000 не допускали а следовательно и не учитывали возможность такого количества различных отступлений от установленных и обязательных для исполнения правил особенно со стороны тех лиц которым непосредственно поручалось следить за безопасностью ядерного реактора.

Остановка реактора 4-го энергоблока планировалась днём 25 апреля следовательно к испытаниям готовился другой не ночной персонал. Именно днём на станции находятся руководители основные специалисты и значит есть возможность осуществить более надёжный контроль за ходом экспериментов. Однако здесь случилась “неувязка”. Диспетчер “Киевэнерго” не разрешил останавливать реактор в намеченное на ЧАЭС время так как в единой энергосистеме не хватало электроэнергии из-за того что на другой электростанции неожиданно вышел из строя энергоблок.

         Качество программы испытаний которая не была должным образом подготовлена и согласована оказалось низким. В ней был нарушен ряд важнейших положений регламента эксплуатации. Помимо того что в программе по существу не были предусмотрены дополнительные меры безопасности ею предписывалось отключение системы аварийного охлаждения реактора (САОР). Подобное вообще делать нельзя. Но тут сделали. И мотивировка была. В ходе эксперимента могло произойти автоматическое срабатывание САОР что помешало бы завершению испытаний в режиме выбега. В результате много часов 4-й реактор эксплуатировался без этого очень важного элемента системы безопасности.

         25 апреля в 8 часов происходила пересменка общестанционное селекторное совещание которое обычно ведут директор или его заместитель.

         В тот раз было сообщено что на 4-м блоке идёт работа с недопустимо малым с точки зрения правил безопасности числом стержней-поглотителей.

         Уже ночью это привело к трагедии. А вот утром когда все предписания требовали срочно остановить реактор руководство станции разрешило продолжать его эксплуатацию.

         Тут должны были вмешаться и пресечь подобные действия представители группы Госатомэнергонадзора которая работала на ЧАЭС. Но именно в этот день никого из сотрудников этой организации не было если не считать руководителя который заходил на короткое время не успев и выяснить что происходит что планируется на 4-м энергоблоке. А все работники надзора оказывается в рабочее время в приказном порядке были отправлены  в поликлинику где они весь день проходили медкомиссию. Таким образом 4-й энергоблок остался и без защиты со стороны Госатомэнергонадзора.

         После аварии специалисты тщательно проанализировали всю предыдущую работу коллектива Чернобыльской АЭС. К сожалению картина оказалась не столь радужной как её представляли. Здесь и прежде допускались грубые нарушения требований ядерной безопасности. Так с 17 января 1986 года до дня аварии на том же 4-м блоке 6 раз без достаточных на то оснований выводились из работы системы защиты реактора. Выяснилось что с 1980 по 1986 годы 27 случаев отказа в работе оборудования вообще не расследовались и остались без соответствующих оценок.

         На ЧАЭС не было учебно-методического центра не существовало эффективной системы профессионально-технического обучения что подтвердилось событиями ночи с 25 на 26 апреля. В момент аварии на 4-м энергоблоке оказалось немало “лишних” людей. Кроме тех кто был непосредственно задействован в проведении испытаний тут оказались и другие работники станции в частности из предыдущей смены. Они остались по личной инициативе желая самостоятельно поучиться тому как останавливать реактор проводить испытания. Необходимо отметить что в системе Минэнерго СССР не существовало и тренажёра для подготовки операторов РБМК.

         В ядерной энергетике особое значение имеют профессиональные экзамены. Но на ЧАЭС они принимались не всегда достаточно компетентной комиссией. Руководители которые должны были её возглавлять самоустранились от своих обязанностей. Не всё ладилось и с производственной дисциплиной.

         Испытания на турбогенераторе №8 подготовили плохо. Если точнее преступно плохо. Тем более что на одно и то же время были запланированы совершенно разные по задачам и методикам проведения испытания турбины — на вибрацию и “на выбег”.

         Грубейшее нарушение правил техники безопасности в ходе проведения эксперимента привело к возникновению необратимых процессов ядерного распада в четвертом энергоблоке. Остановимся подробнее на физических основах происходивших в реакторе процессов.

Снижение мощности реактора как уже было сказано началось в 1 час 00 минут 25 апреля. Затем этот процесс остановили по требованию диспетчера энергосистемы.

Страницы: 1 2 3