^{лекция 9}

по дисциплине «Радиационные источники и ОВОС»

Тема: «Особенности Чернобыльской катастрофы».

Цель: Рассмотреть особенности Чернобыльской катастрофы, обусловленные объективными и субъективными причинами, и её экологические последствия

План:

Общие сведения об аварии на ЧАЭС

Динамика и состав аварийного выброса на ЧАЭС

3. Физические и химические формы выброшенных веществ, «горячие частицы».

Литература:

1. 20 лет Чернобыльской катастрофы.: Национальный доклад Украины.– К.: Чернобыльинтеринформ, 2006.– 472 с.

2. Десять лет после аварии на Чернобыльськой АЭС: Националный доклад Украины.– К.: Минчернобыль Украины, 1996.– 250 с.

3. Экологические последствия аварии на ЧАЭС и их преодоление: двадцатилетний опыт – Вена, МАГАТЭ, 2008

Общие сведения об аварии на ЧАЭС

Произошедшая в 1986 г. авария на 4-м блоке Чернобыльской АЭС по масштабам и степени радиоактивного загрязнения территории является крупнейшей за всю историю человечества. По принятой международной шкале оценки событий на атомных станциях – это авария седьмого, самого высокого уровня. Чернобыльская авария – беспрецедентная, сложная и масштабная ситуация по возникновению, распространению радиоактивных веществ на относительно большой площади и по количеству пострадавших, среди которых не только участники ликвидации ее последствий, но и население, которое жило и живет на радиоактивно загрязненных территориях. Чернобыльская катастрофа имеет важное значение в развитии научных представлений о биологическом действии ионизирующей радиации, в осмыслении путей и перспектив научно-технического прогресса, опасностей, связанных с ним. Вывод из опыта Чернобыля, имеющий глобальное значение, состоит в следующем: угроза здоровью и будущему человечества в связи с длительным непрерывным воздействием на массы людей ионизирующей радиации низкой интенсивности.

Чернобыльская АЭС расположена в восточной части белорусско-украинского Полесья на берегу р. Припять, впадающей в р. Днепр. Данный регион характеризуется сравнительно плоским рельефом с небольшим количеством населения. Так, в 30-километровой зоне вокруг ЧАЭС в начале 1986 г. проживало около 100 тыс. человек. Из них 49 тыс. находились непосредственно в городе энергетиков Припять, который расположен на западе от 3-километровой санитарной защитной зоны ЧАЭС, и 12,5 тыс. – в районном центре г. Чернобыль, расположенного на юго-востоке от АЭС в 15км.

ЧАЭС вводилась в строй в течение нескольких очередей. Первая из них относится к 1970-77 гг., в результате которой в строй были введены два реактора мощностью по 1 ГВт каждый. Следующие два реактора такой же мощности были введены в строй в 1983-84 гг. Параллельно с работами по введению их в строй с 1981 г. проводились строительные работы для еще двух аналогичных энергоблоков (третья очередь). В этот период также велись работы по созданию наливного пруда-охлаждения площадью 22 км².

Ко времени аварии на ЧАЭС работали 4 блока, каждый из которых включал в себя ядерный реактор типа РБМК-1000 и две турбины с электрогенераторами мощностью 500МВт. Аббревиатура РБМК расшифровывается как реактор большой мощности канальный, а цифра 1000 соответствует его мощности 1000 МВт или 1 ГВт.

Ядерный реактор 4-го блока АЭС был запущен в декабре 1983 г. Он содержал 190,2т урана и до аварии проработал 865 суток (примерно 2 года и 4,6 месяца). Аварии на ЧАЭС происходили и до 1986 г. За 2 года – с 1983 по 1985 гг. – на ней произошло 5 аварий и 63 отказа основного оборудования.

В официальных документах записано, что авария 26 апреля 1986 г. произошла в 1 ч 23 мин 40 с во время проведения экспериментальных работ. Однако позднее, в 1999 г. было установлено, что рабочий персонал специально сговорился, чтобы обмануть правительственную комиссию об истинном времени взрыва 4-го блока реактора, то есть они дали ложные показания во имя собственного спасения. Фактически же взрыв произошел на 22 с раньше, а именно в 1 ч 23 мин 18 с. Поэтому до 1999 г. причину аварии объясняли не совсем правильно.

Только в 1999 г. ученые полностью определили причину аварии. Так физик-ядерщик Б. Горбатов писал, что персонал 4-го блока при проведении электротехнических испытаний 6 раз грубо нарушил правила безопасной эксплуатации реактора. Из его активной зоны было выведено не менее 204 управляющих стержней из 211 штатных. По правилам эксплуатации реактора было строго предписано, что если в нем остается не более 15 стержней, то он должен быть медленно заглушен. К этому же времени были отключены все средства аварийной защиты, что категорически запрещено правилами эксплуатации реактора. В итоге все это привело к неуправляемой цепной реакции, при которой начался процесс его самоотравления короткоживущими продуктами деления урана. Это приводит к самопроизвольной остановке реактора. По правилам эксплуатации реакторов их при этом необходимо глушить и запускать затем лишь спустя 1-2 суток. Однако персонал реактора, чтобы быстрее закончить эксперимент, это табу нарушил. Реактор автоматически перешел в режим поддержания цепной реакции на мгновенных нейтронах, и за доли секунды тепловыделение в нем возросло в 15 тыс. раз, ядерное топливо за 2 с нагрелось до температуры 2000-2500ºС, что и привело к тепловому взрыву. Это справедливо для реакторов любого типа.

При аварии ядерного реактора ЧАЭС 8 из 190 тонн ядерного топлива, содержащих плутоний и другие чрезвычайно радиоактивные материалы (продукты деления), а также осколки графитового замедлителя, тоже радиоактивные, были выброшены взрывом в атмосферу. В итоге в атмосферу попало 50-83 млн. Ки радиоактивных веществ. Кроме того, пары радиоактивных изотопов йода и цезия были выброшены не только во время взрыва, но и распространялись во время пожара. По расчетам экспертов, суммарный выход радиоактивных материалов составил 50 млн. кюри, что равнозначно последствиям взрывов 500 атомных бомб, сброшенных в 1945 году на Хиросиму. В результате аварии была полностью разрушена активная зона реактора, повреждено реакторное отделение, деаэраторная этажерка, машинный зал и ряд других сооружений. Были уничтожены барьеры и системы безопасности, защищающие окружающую среду от радионуклидов, содержащихся в облученном топливе, и произошел выброс активности из реактора.

Активная стадия аварии продолжалась 10 дней до 6 мая 1986 г. В течение этого времени шел интенсивный выброс радионуклидов. Они с горячей струей воздуха в первые дни поднимались на высоту до 1 км, а позднее на сотни метров. Фактически же истечение радионуклидов из реактора происходило следующим образом. После его взрыва истечение пошло на убыль, но 1 и 2 мая оно неожиданно увеличилось, затем вновь стало уменьшаться и на 10-й день полностью прекратилось. При аварии температура в реакторе поднялась до 7000ºС и он по сути дела превратился в своеобразный вулкан, по коридорам его помещений пошла радиоактивная лава.

К моменту аварии на площадках первой и второй очередей ЧАЭС находилось 176 человек, а в 1,5 км от нее работало 260 строителей и монтажников, строивших третью очередь ЧАЭС. При взрыве реактора один человек погиб сразу же под обломками реактора, а другой скончался от переоблучения через 4,5 ч после взрыва. К этому времени госпитализировано 108 человек, а в последующие часы этого же дня – еще 24 человека. Острую лучевую болезнь в общей сложности получило 237 человек из числа обслуживающего персонала и пожарных. Из этих пострадавших в первые месяцы скончались 29 человек. Возвратились к работе, не связанной с радиацией, 193 человека и 16 человек в 1988 г. уже не работали.

Распространение первых порций радиоактивных продуктов на дальнейшее расстояние происходило в северо-западном и западном направлениях. Пройдя территорию СССР 26-27 апреля, они достигли Польши, Финляндии и Швеции (27-29 апреля) - Центральной Европы. Сильные дожди 30 апреля и 1 мая обусловили радиоактивные выпадения во Франции, Австрии, Венгрии и Чехословакии. Затем загрязненные воздушные массы достигли Голландии, Великобритании, пересекли территорию Югославии, Италии и Греции. Повышение радиационного фона отмечалось также в КНР, Японии, Индии, Канаде и США. Общая площадь зон с уровнем загрязнения ¹³⁷Cs 15Кюри/км² и больше составляет более 10 тыс км² (около 6400 кв.км в Белоруссии; 2400 - в России; 1500 на Украине). Всего на территории этой зоны расположено около 640 населенных пунктов (116 тысяч человек).

По характеру протекания процессов разрушения 4-го блока и по масштабам последствий указанная авария имела категорию запроектной и относилась к 7-ому уровню (тяжелые аварии) по международной шкале ядерных событий INES.

Авария на 4-м блоке Чернобыльской АЭС началась с мощного теплового взрыва в актив­ной зоне, в результате которого в атмосферу был выброшен полный набор накопленных к этому времени в реакторе радионуклидов. В результате взрыва образовалось радиоактивное облако, которое, распространяясь по направлению ветра, положило начало процессу радио­активного загрязнения окружающей среды.

Начавшийся затем пожар графитовой кладки, поддерживаемый большой энергией, вы­делявшейся при распаде радионуклидов, привел к длительному выходу радиоактивности в атмосферу в форме струи, которая непрерывно меняла свое исходное направление, следуя направлению ветра. Интенсивный выброс в форме струи наблюдался около 10 суток.

Измерения радиоактивного загрязнения окружающей среды, оценка и анализ радиационной обстановки в населенных пунктах и на территориях вокруг них начались с первого дня аварии на Чернобыльской АЭС и продолжаются по настоящий день. Измерения осуще­ствлялись специалистами Госкомгидромета СССР, Минобороны СССР, Украины и Белоруссии, Академий наук СССР, УССР и БССР, Минздрава СССР, Мингеологии СССР и многих других ведомств. Для измерений была задействована наземная сеть станций Госкомгидромета СССР, в том числе гидрологических.

Оперативные радиометрические (дозиметрические) съемки проводились наземными и авиационными средствами. Для съемки струи, следа и отдельных пятен радиоактивности как в ближней зоне, так и практически по всей европейской части СССР использовалось около десяти специально оборудованных вертолетов и самолетов. На некоторых из них были установлены гамма-спектрометры, что позволяло выполнять аэро-гамма-спектрометрическую съемку. Первая полная карта ближнего наземного следа (на расстояниях до 100 км от места аварии) была построена 1-го мая и представлена Правительственной комиссии 2-го мая 1986 г. Такие карты в течение первых дней строились практически ежедневно.

Вся полученная за первые дни информация была использована при выработке 2 мая решения об эвакуации населения из зоны 30-километрового радиуса вокруг Чернобыльской АЭС. В мае 1986 г. также были приняты решения об эвакуации населения из зоны, где доза за 1-й год могла составить 10 и более бэр (критерий, установленный для эвакуации Мин­здравом СССР). Этой дозе соответствовали уровни радиации на земной поверхности (на высоте 1 м) 5 мР/час на 10 мая 1986 г. Были также приняты решения о зонах отчуждения (с уровнями радиации 20 мР/час на 10 мая 1986г.) и частичного отселения (с уровнями радиа­ции от 3 до 5 мР/час на ту же дату).

По результатам проведенных съемок на 10 мая 1986 г. площади зон составили: отчуждения - 1100 км², отселения -2940 км². Отметим, что на ту же дату загрязненная выбросами 4-го блока Чернобыльской АЭС территория СССР с уровнями более 0,2 мР/час оказалась равной примерно 50 тыс. км².

Постепенно налаживалась четкая система мониторинга на территории зоны отчуждения. Сейчас ведущей организацией по проведению комплексного широкомасштабного мониторинга является Государственное специализированное научно-производственное предприятие «Чернобыльский радиоэкологический центр» ГСНПП “Экоцентр”. В составе предприятия проблемами мониторинга элементов окружающей среды занимается Центр радиационно-экологического мониторинга зоны отчуждения (ЦРЭМЗО).