- •ЛЕКЦИЯ 16,17 (4 часа)
- •1. ТИПОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ
- •Теплоноситель нагревает воду до кипения и
- •Основные элементы ядерного реактора:
- •Нейтроны в зависимости от кинетической энергии делятся по группам:
- •Реакторы бывают с жидким замедлителем, который является одновременно и теплоно- сителем (вода); с
- •В реакторах на быстрых нейтронах деление ядер происходит ядрами быстрых нейтронов с энергией
- •Одно- и двухконтурные схемы применяются с реакторами на тепловых нейтронах с водяным теплоносителем,
- •Ядерные энергетические установки с ВВЭР-1000 и РБМК-1000.
- •Ядерные энергетические установки с ВВЭР-1000
- •Рис.1. Принципиальная схема АЭС з ВВЭР-1000: 1 корпус; 2 – защитная крышка; 3
- •Реактор обнесен защитой из воды и железобетона. Тепловая схема ВВЭР является двухконтурной.
- •Пар конденсируется в технологичском конденса- торе и при помощи насосов снова поступает в
- •Уран-графитовый реактор РБМК-1000. Особенность
- •Схема АЭС с реактором на тепловых нейтронах РБМК-1000 показана на рис. 2.
- •В каналах вода нагревается, частично испаря- ется и в виде пароводяной смеси поступает
- •Рис 2. Принципиальная схема АЭС з РБМК-1000: 1 турбогенератор; 2 стержни управления ;
- •Вреакторе установлены противоаварийные системы:
- •Преимущества РБМК-1000:
- •Недостатки:
- •Основные параментры реакторов ВВЭР-1000 и РБМК-1000
- •Схемные особенности установок
- •Реакторы на быстрых нейтронах. Такие реакто-
- •Например, при “сжигании” 1 кг Рu-239 в ядерном реакторе образуется около 1,2-1,6 кг
- •Рис 3. Пинципиальная схема АЭС с реактором на
- •На АЭС з реактором БН-600 трехконтурная
- •Первая такая АЭС пущена в 1973 г. в г.Шевченко (БН-150). В 1980 г.
- •2 воп. ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ АВАРИИ НА ЧАЭС
- •время должен был вырабатывать электроэнергию для питания главных циркуляционных насосов (ГЦН), подающих воду
- •Отклонение от порядка выполнения программы испытаний, ошибки персонала создали условия для возникновения аварийной
- •Развитие аварии. 25 апреля в 1 час ночи персонал начал снижать мощность реактора
- •Около 1 час 26 апреля персоналу удалось поднять мощ- ность реактора до 200
- •1 час 23 мин 30 с. Мощность стала повышаться, кипение в активной зоне
- •1 час 23 мин 44 с. Мощность цепной реакции в несколько раз превысила
- •Его причиной является образование смеси водорода и окиси углерода с кислородом. Эти два
- •Приблизительно в 5 часов утра пожарными командами из Припяти и Чернобыля пожары были
- •Первоначальные результаты аварии на ЧАЭС и состояние разрушенного реактора
- •С учетом поступления в окружающую среду радиоактивных газов криптона и ксенона общая активность
- •Выброшенные из реактора радиоактивные ве- щества распространялись в соответствии с мете- оусловиями. Перенос
- •А 3 мая северные потоки воздуха увеличили радиоактивный фон в Израиле, Кувейте, Турции.
- •С 27 апреля по 1 мая активность уменьшилась
- •Со 2 по 5 мая после горения графита,
- •Одной из главных задач по ликвидации резуль- татов аварии на ЧАЭС является безопасное
- •Таблица. Радионуклидный состав чернобыльского выброса
- •С 27 апреля по 10 мая с вертолётов в провал
- •Поэтому все расчеты, связанные с оценкой обстановки, приводятся по уровню радиации по состоянию
- •герметичным “Саркофаг” не удалось (площадь щелей составляет около 1000 м2). Через щели, технологические
- •В одном из помещений ЧАЭС установлено оборудование и электронно-вычислительная техника для оперативного и
- •Объект "Укрытие-2« будет представлять собой
- •Особенности радиоактивного загрязнения территории Беларуси
- •Метеоусловия движения воздушных масс с 26 по 28 апреля и с 8 па
- •Дле всех пятен, кроме “южного”, механизм формирования одинковый – преимущественно за счет атмосферных
- •Первый – апрель-июнь 1986 г. Радиац. обстановка опреде- делялась короткоживущими радионуклидами (йод-131, -133,
- •В настоящее время гамма-активность почвы и рас- тений в основном обусловлена 137Cs и
- •Из табл.видно, что в Беларуси загрязнено 46 450 км2 (23 % от всей
- •Так, облучение дозой около 0,3 Зв выявлено у 84 % взрослых и 48
- •Коллективная доза облучения щитовидной железы у жителей республики в «йодный» период составила более
- •Рспределение населенных пунктов и площадь (тыс. км2) по
- •ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И МЕДИЦИНСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ КАТАСТРОФЫ
- •22 месторождения выведены из пользования (почти 5 млн. м3 строит. песка, песчано- гравийных
- •В зоне загрязнения с находится почти 340 промышленных предприятий, условия деятель- ности которых
- •Дополнительные затраты – это расходы по ликвидации последствий катастрофы и обеспечение нормального функционирования
- •Косвенные затраты вызваны нарушением или остановкой производства под воздействием ра- диации. Они отображают
- •Упущенная выгода – недополученный экономический эффект в связи с неплановым перераспределением ресурсов, их
- •Для последующего решения вопросов ликвидации последствий аварии на ЧАЭС Верховный Совет Беларуси в
- •В1995 г. Советом Министров была принята Государст- веннная программа РБ по минимизации последствий
- •В 2001 г. Советом Министров принята Государ- ственная программа Республики Беларусь по преодолению
- •Основные направления Государственной программы :
- •Закон Республики Беларусь “О правовом режиме тер- риторий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате
- •В зависимости от активности загрязнения почв радионуклидами с степени воздействия радиации на человека
- •1)Зона эвакуации(отчуждения). У 1986 87 гг. эта зона называлась 30-километровай зоной, у 1988-91
- •4)Зона с правом на отселение это территория с
- •где средняя эффективная доза облучения населения не должна превышать (над естесственным и технологически
- •В зоне первоочередного и последующего отселения работы проводятся в соответствиии с действующими НРБ
- •2)Земли ограниченного хозяйственного использования
- •Закон направлен на защиту прав и интересов граждан, которые принимали участие в ликвидации
- •На сегодня ЭТО ВСЁ !!!
Отклонение от порядка выполнения программы испытаний, ошибки персонала создали условия для возникновения аварийной ситуации. Тем более, что эксперимент проводился ночью, не был согласован ни с главным проектировщиком станции, ни с руководством по ядерной безопас- ности, которые находились в это время на стан- ции. Персоналом было сделано шесть грубей- ших ошибок и нарушений за время подготовки и эксперимента, что явилось первопричиной аварии. Стремление участников эксперимента как можно быстрее закончить испытания привело к катастрофе.
31
Развитие аварии. 25 апреля в 1 час ночи персонал начал снижать мощность реактора (была 3200 МВт – здесь и далее тепловая мощность). Около 13 час при мощности 1600 МВт был отключен от сети турбогене- ратар № 7 4-го энергоблока и все электроснабжение было переведено на генератар № 8. В 14 час была отключена система аварийного охлаждения реактора (САОР). Реактор не может эксплуатироваться без САОР, его небходимо было заглушить, но это не было сделано и он работал все время без САОР. В 23 час эксперимент был продолжен. Началось снижение мощности до 1000 700 МВт, и в это время она упала
почти до нуля менее 30 МВт). В таких случаях реакт- ор обязательно глушится, но это не было выполне- но. Началось резкое уменьшение потока нейтронов
(ксеноновое отравление активной зоны).
32
Около 1 час 26 апреля персоналу удалось поднять мощ- ность реактора до 200 МВт вместо 1000 700 МВт, заплани-
рованных в программе. К 6-ти работающим ГЦН (насосам) дополнительно подключаются еще 2 запасных насоса для повышения охлаждения активной зоны, что привело к уменьшению образования пара и уровня воды в бараба- нах-сепараторах. Парообразование практически прекра- тилось и работа эрногоблока стала очень неустойчивой. 1 час 20 мин. Стержни автоматического регулирования (АР) выводятся в верхнее положение, что подняло мощ- ность до 200 МВт. В активной зоне осталось всего 6 8
стержней (должно остаться не менее 15) и реактор необ- ходимо было заглушить, но эксперимент был продолжен. 1 час 23 мин 04 с. Отключена подача пара на турбогенера- тор № 8. Должна была сработать автоматическая защита при остановке реактора , но ее отключили заранее , чтобы была возможность повторить эксперимент.
1 час 23 мин 30 с. Мощность стала повышаться, кипение в активной зоне усилилось, стержни АР начали опускать-ся вниз, но стабилизировать реакцию не успели.
1 час 23 мин 40 с. Начальник смены 4-го энергоблока понял опасность ситуации и дал команду нажать кнопку самой эффективной аварийной защиты (АЗ-5), когда все стержни- поглотители вводятся в активную зону.
Однако стержни управления прошли только 2-3 метра из 7, их заклинило (скорость введения стержней - 40 см/с).
Оператор отключил тормозные муфты, чтобы стержни упали под силой тяжести, но они даже не
тронулись с места. |
34 |
1 час 23 мин 44 с. Мощность цепной реакции в несколько раз превысила номинальную. Разрушаются ТВЭлы, давление в каналах во много раз возрастает. Происходит первый взрыв. Реактор теряет управление. Давление пара разрушает часть технологических каналов, и вода начинает поступать не только к ТВЭЛам, но и к графитовой кладке. Начинаются химические реакции воды с нагретым графитом, цирконием, а также радиолиз воды.
1 час 23 мин 46 с. Воздух стремительно врывается в активную зону, присходит второй взрыв.
35
Его причиной является образование смеси водорода и окиси углерода с кислородом. Эти два последовательных взрыва разрушили перекрытия реакторного зала, 1000-тонную стальную крышку реактора и выкинули в атмосферу часть уранового топлива, продукты деления и около ¼ запаса графита. Цепная реакция в активной зоне остановилась.
Разгерметизация реактора вызвала приток воздуха, что привело к возгоранию графита.
С потоком горячего воздуха и продуктами |
|
горения было выкинуто большое количество |
|
радионуклидов. |
|
В результате взрыва образовалось около 30 |
|
очагов пожаров. |
36 |
Приблизительно в 5 часов утра пожарными командами из Припяти и Чернобыля пожары были ликвидированы.
Третий энергоблок был остановлен в 5 часов
26апреля,
апервый и второй соответственно в 1 и 2 часа
27апреля.
Таким образом, непосредственными причина- ми аварии на ЧАЭС стали конструкционные недостатки реактора РБМК-1000, ни кем не предусмотренные ошибки при эксплуатации энергоблока персоналом, что и привело к взрыву.
37
Первоначальные результаты аварии на ЧАЭС и состояние разрушенного реактора
По информации Госкомитета СССР по атомной энергии Международному агенству по ядерной энергии (МАГАТЭ), в окружающую среду из 4-го реактора выброшено около 3,5% из общего коли- чества радионуклидов, находившихся в нем. Общая активность выброса составила около 50 МКи (около 2 1017 Бк).
С учетом радиоактивных газов криптона и ксенона общая активность выброса оценивается в 10 ЭБк (1 Э = 1018), в том числе 6,3 ЭБк благо-
родных газов. Было выброшено 50 60 % йода-131 |
|
и 30 35 % цезия-137 (134) из находившихся в |
|
реакторе. |
38 |
|
С учетом поступления в окружающую среду радиоактивных газов криптона и ксенона общая активность выброса приблизительно оценивается в 10 ЭБк (1 Э = 1018), в том числе 6,3 ЭБк благородных газов. Было выброшено 50 60 % йода-131 и 30 35 % цезия-137 (134) из
находившихся в реакторе.
После взрыва над разрушенным реактором образовался столб газов и аэрозолей. Радиоактивные вещества (около 20%) достигли высоты 1800 м, почти столько же их оказалось в приземном слое (0–1200 м), а основная их часть (60 %) – на высоте 1200– 1300 м.
39
Выброшенные из реактора радиоактивные ве- щества распространялись в соответствии с мете- оусловиями. Перенос в приземном слое атмосфе- ры и на больших высотах резко отличался.
В ночь на 26 апреля 1986 г. на промплощадке ЧАЭС воздух был почти бездвижим, а на высоте 1200 2000 м дул юго-восточный ветер со скоро- стью 5 10 м/с. Под вечер 27 апреля радиоакти-
вное облако достигло Скандинавии.
В последующие два дня ветер изменил направ- ление, и облако павернулось на государства Ев- ропы и в сторону Балкан. Так, 29 апреля был отмечен высокий радиоактивный фон в Польше, Германии, Австрии, Румынии, 30 апреля – в Швейцарии и северной Италии, 1 2 мая – во 40
Франции, Бельгии, Нидерландах и др.