6.3. Радиационно опасные объекты (роо)

Атомные взрывы, прозвучавшие в 1945 г. над Японскими городами Хиросима и Нагасаки и унесшие сотни тысяч человеческих жизней, стали своеобразным началом атомного века, практической реализацией энергии, заключенной в атомном ядре.

В 1946 г. на территории России был запущен первый урано-графитовый реактор, а уже в 1949 г. на семипалатинском полигоне (26 августа 1949 г.) была взорвана первая советская атомная бомба мощностью 20 килотонн.

В 1953 г. советскими учеными была изготовлена первая в мире и самая мощная на то время водородная бомба.

К настоящему времени уже многие государства мира имеют на вооружении свое ядерное оружие. Это прежде всего Россия и США; ядерным оружием располагают Англия, Франция, Китай, а в последнее время о создании у себя ядерного оружия заявили Индия и Пакистан.

Мировое сообщество поставило на повестку дня вопрос о полном запрещении ядерного оружия и его любые испытания.

В то же время энергетика вышла далеко за рамки военных интересов. Так, в 1954 г. в 120 км от Москвы (город Обнинск Калужской области) была введена в строй первая атомная электростанция мощностью 5 МВт. Это стало началом мирного использования энергии, заключенной в атомах.

На сегодня только в России работают 9 АЭС; 13 промышленных предприятий ядерно-топливного цикла (ЯТЦ), 8 НИИ, связанных с исследованиями в области ядерной технологии.

Ядерными энергетическими установками оснащен ряд кораблей военно-морского и ледокольного флота.

Мирное использование ядерной энергии поставило целый ряд весьма серьезных задач по обеспечению безопасных условий многочисленных производственных операций.

Трагический случай, произошедший в 1986 г. на Чернобыльской АЭС, со всей очевидностью показал, к каким последствиям может привести подобная авария на объекте мирного использования атома.

Еще раньше, в 1957 г. на радиохимическом предприятии «Маяк» в результате теплового взрыва подверглась радиоактивному заражению обширная территория.

Не касаясь всех сторон производства, как делящихся материалов, так и производственного цикла на АЭС, рассмотрим то основное, что требует внимания специалиста МЧС.

6.3.1. Классификация радиационно-опасных объектов и их характеристики

Производство и получение ядерных делящихся материалов самого широкого предназначения от чисто медицинских целей до ядерного горючего энергетических блоков, в том числе, и ядерного горючего для боеприпасов, начинается с добычи и переработки руды, в том числе и ураносодержащей.

Общая упрощенная схема технологического цикла может быть представлена в следующем виде:

▪ добыча ураносодержащей руды на рудниках;

▪ обогащение урановой руды экстракцией или ионообменном;

▪ очистка урана экстракцией (аффинаж) от сопутствующих элементов;

▪ получение тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов);

▪ растворение отработавших ТВЭЛов в азотнокислых растворах;

▪ экстракционное разделение и очистка от радиоактивных осколочных элементов после растворения.

Данная общая схема радиохимического цикла является упрощенной, т. к. показывает только основные процессы, не затрагивая многочисленные ступени технологического цикла и всевозможные их ответвления.

В тоже время схема дает возможность хотя бы в общих чертах оценить технологический процесс с точки зрения его потенциальной опасности.

Эта опасность заключается прежде всего в том, что в ряде перечисленных операций имеет место одновременное присутствие в технологическом процессе горючего компонента и окислителя, т. е. компонентов, которые в определенных соотношениях и при определенных условиях могут представлять пожаро-, взрывоопасность.

Так, в радиохимическом производстве в жидкофазном процессе используются растворы азотной кислоты, являющейся сильным окислителем, в качестве экстрагентов и сорбентов используются органические вещества, разбавленные, как правило, горючими растворителями.

Потенциальная пожаро-, взрывоопасность радиохимического производства на различных его стадиях связана с тем, что одновременное присутствие горючего и окислителя представляет собой взрывчатую композицию, при определенных условиях способную к экзо-

термическому превращению, протекающего с большими скоростями.

Подтверждением этого служат имевшие место случаи взрывов на предприятиях радиохимического производства, сопровождающиеся как разрушением оборудования, так и в ряде случаев человеческими жертвами.

Взрывы на радиохимическом производстве это не только механические разрушения и человеческие жертвы, но и существенное радиоактивное загрязнение производственных помещений и прилегающих территорий.

Инициирование быстро протекающих экзотермических окислительных процессов связано как с высокими температурными режимами технологического процесса, так и за счет тепла, выделяющегося в ходе радиоактивного распада высокоактивных продуктов (фактора, существенно отличающегося от химического производства).

Исходя из приведенной общей технологической схемы радиохимического производства отметим, что в ходе обогащения экстракцией или ионообменном в производственном процессе принимают участие в качестве экстрагентов производные фосфорной кислоты, различные многоатомные амины, разбавленные керосинами или высокомолекулярными спиртами; ионообменные смолы в роли сорбентов, а в качестве окислителей на всех этапах технологической цепочки – азотная кислота или нитраты.

На аффинажных заводах (очистительных и обогатительных) присутствуют обязательно органические компоненты (горючее) и достаточно концентрированная азотная кислота (окислитель).

Растворение отработавших ТВЭЛов происходит в крепкой азотной кислоте с последующей экстракцией ценных компонентов органическими экстрагентами из азотнокислых растворов.

В данном случае речь может идти о возможной взрывоопасности конденсированной фазы как при экстракции, так и при обмене.

Наличие горючих разбавителей типа керосинов и спиртов способствует образованию взрыво-, пожароопасной парогазовой фазы.

Проведенные в последние годы исследования позволили определить основные направления, подлежащие пристальному вниманию с точки зрения их пожаро-, взрывоопасности и сформулировать основные критерии, определяющие безопасные условия производства как в общем плане, так и к конкретным операциям.

Это прежде всего газовые и парогазовые системы, образующиеся в ходе термического разложения – в выпарных аппаратах, при сорбции и десорбции, экстракции и реэкстракции; различные операции технологического процесса, связанные с наличием в производственном процессе нитратных солей, в том числе и аммиачной селитры.

Рассмотрим каждое из перечисленных направлений и граничные условия, обеспечивающие их пожаро-, взрывобезопасность. Остановимся только на общей картине, имея в виду, что технологический процесс радиохимического производства по своей сути значительно сложнее.

Газы, и в первую очередь горючие газы типа водорода, аммиака, оксида углерода, могут накапливаться не только в технологических аппаратах, но и в трубопроводах вытяжной вентиляции. В свою очередь, эта газовая смесь представляет не только одни горючие газы, но и неизбежное присутствие окислителей – кислорода воздуха (газовоздушные смеси), а в ряде случаев и окислов азота, о чем свидетельствуют рыжие «лисьи» хвосты над радиохимическими предприятиями. При определенных объемных концентрациях компонентов подобные газовые смеси становятся опасными не только в пожарном отношении, но при появлении инициирующего импульса (искрящие контрольно-измерительные приборы) способны к газовому взрыву.

Отсюда основным направлением обеспечения пожаро-, взрывобезопасности газовых систем является поддержание концентрации горючих газов ниже предела взрываемости за счет разбавления всей смеси либо инертными компонентами либо значительным избытком воздуха при обязательном исключении искрящего контрольно-измерительного оборудования.

Изложенные требования, как и в случае химического производства оговариваются соответствующими заключениями на безопасное ведение процесса и в технологическом регламенте всего процесса.

К этим же категориям (паро-, газовоздушные смеси) следует отнести и так называемую термохимическую стойкость продуктов радиохимического производства, т. е. скорость и количество образующихся паров и газов в том или ином технологическом аппарате. Этот процесс если и не приводит к образованию пожаро-, взрывоопасной смеси, то он опасен скоростью и количеством образующихся паров и газов, способных в силу резкого скачка давления к разрушению аппарата.