- •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 !!!
А 3 мая северные потоки воздуха увеличили радиоактивный фон в Израиле, Кувейте, Турции. 2 мая увеличенный фон был зарегистрирован в Японии, 4-го – в Китае, 5-го – в Индии, 5 и 6 мая – в США и Канаде.
Мощность экспозиц. дозы (МЭД) 27 апреля (измерения вертолетами на высоте 200 м в радиусе 10 км от ЧАЭС) достигала 1000 мР/час, а 28 апреля – 500 мР/час.
Интенсивный процесс выброса радиоактив- ных веществ из реактора продолжался 10 суток (с 26 апреля по 5 мая 1986 г.) и был сложным и растянутым процессом по времени. Так, сразу после взрыва произошел 100% выброс радио- активных газов (криптона и ксенона) и части 41
ядерного топлива.
42
С 27 апреля по 1 мая активность уменьшилась
примерно в 2 раза. |
1986 год |
Активность, |
|||
начальный |
|
||||
|
|
|
1015 Бк |
||
выброс |
|
26 |
апреля |
444 |
|
радиоактивность |
|
||||
|
27 |
апреля |
148 |
||
|
30 |
апреля |
74 |
||
|
разогрев |
28 |
апреля |
126 |
|
|
29 |
апреля |
96 |
||
|
|
||||
выброшенная |
|
1 мая |
74 |
||
|
2 мая |
148 |
|||
|
|
||||
|
|
3 мая |
185 |
||
|
|
4 мая |
259 |
||
|
|
5 мая |
296 |
||
апрель |
май |
6 мая |
3,7 |
||
9 мая |
0,37 |
||||
Рис.4. Зависимость выброшенной |
|||||
23 |
мая |
0,00074 |
|||
активности от момента взрыва |
и до заглушения реактора |
43 |
|
Со 2 по 5 мая после горения графита,
разогрева активной зоны до 2000 оС начали выделяться изотопы тугоплавких металлов, и активность снова стала увеличиваться и достигла 296 1015 Бк. 6 мая реактор был
заглушен, и выброс радиоактивных продуктов резко снизился. Этот день считается переломным. После 6 мая выброс продолжал снижаться и до конца месяца практически закончился и составил около 0,74 ТБк (20 Ки) в сутки, что примерно в 400 000 раз меньше, чем 5 мая. Выделение тритию, радиоуглерода, йода в газовой фазе происходило практически все время.
44
Одной из главных задач по ликвидации резуль- татов аварии на ЧАЭС является безопасное захо- ронение ядерного топлива, оставшегося в разрушенном реакторе больше чем 90% от первоначального количества (135 30 т внутри
блока). Ядерное топливо, выброшенное взры- вом, было разбросано преимещественно по территории промышленной площадки ЧАЭС, потом оно было собрано и захоронено. Всего в воздух в первые дни было выброшено примерно 45 радионуклидов.
45
Таблица. Радионуклидный состав чернобыльского выброса
|
|
|
Активность |
|
|
|
|
радионуклидов в реакторе, |
|
№ |
Период |
Вид |
1015 |
Бк |
пп |
Радионуклид полураспада |
излучения |
да аварии |
суммарный |
|
|
|
выброс |
|
|
|
|
(26.04.86) |
|
|
|
|
(06.05.86) |
|
|
|
|
|
1 |
Криптон-85m |
4,5 |
час |
2 |
Криптон-85 |
10,7 |
час |
3 |
Нептуний-239 |
2,3 |
сут |
4 |
Молибден-99 |
2,8 |
-"- |
5 |
Теллур-132 |
3,3 |
-"- |
6 |
Ксенон-133 |
5,3-"- |
|
7 |
Ед-131 |
8,0-"- |
|
8 |
Барий-140 |
12,7 |
-"- |
9 |
Церий-141 |
32,5 |
-"- |
10 |
Рутений-103 |
39,3 |
-"- |
11 |
Стронций-89 |
50,5 |
-"- |
12 |
Цирконий-95 |
64,0 |
-"- |
13 |
Кюрий-242 |
162,8 -"- |
|
14 |
Церий-144 |
284,0 -"- |
|
15 |
Рутений-106 |
368,0 -"- |
|
16 |
Цезий-134 |
2,1 года |
|
17 |
Плутоний-241 |
14,4 -"- |
|
18 |
Стронций-90 |
29,1 -"- |
|
19 |
Цезий-137 |
30,0 лет |
|
20 |
Плутоний-238 |
87,7 лет |
|
21 |
Плутоний-240 |
6537 лет |
|
22 |
Плутоний-239 |
24390 |
-"- |
|
|
5 ,5 |
. |
|
|
|
|
33,3 |
|
|
11,0 |
44,4 |
||
|
||||
|
4,8 |
29,0 |
||
|
||||
|
0,5 |
190,0 |
||
|
||||
|
1,7 |
700,0 |
||
|
||||
|
|
|
||
, |
1,3 |
650,0 |
||
, |
2,9 |
435,0 |
||
, |
4,4 |
265,0 |
||
, |
1,9 |
157,0 |
||
|
|
2,0 |
200,0 |
|
|
|
|
||
, |
4,4 |
350,0 |
||
|
0,03 |
2,5 |
||
, |
3,92 |
313,0 |
||
|
|
0,86 |
70,0 |
|
|
|
|
||
, |
0,15 |
38,2 |
||
, |
0,18 |
6,2 |
||
|
|
0,23 |
22,8 |
|
|
|
|
||
, |
0,26 |
78,0 |
||
, |
0,001 |
0,1 |
||
, |
0,001 |
0,1 |
||
, |
0,001 |
0,01 |
Доля
активности
выброшенных радионуклидов %
100
100
8
6
35
100
50
15
6
8
10
8
8
8
8
25
8
10
30
8
8
46
8
С 27 апреля по 10 мая с вертолётов в провал
реактора было сброшено 1760 т песка и глины, 2400 т свинца, 800 т доломита и 40 т соединений бора. Бор предназначался для предотвращения развития цепной реакции, свинец – для погло- щения тепла и заполнения пустот, песок для
фильтрации радиоактивных частиц, доломит – для выделения углекислого газа и ограничения доступа кислорода в реактор. Завал шахты реактора резко (почти в 100 раз) снизил выброс радионуклидов.
Считается, что до 11 мая почти все выброшен- ные радиоактивные вещества осели на поверх- ности земли и наземных объектов и завершилось формирование радиоактивного следа, а радиа-
ционная обстанвка стабилизировалась. |
47 |
|
Поэтому все расчеты, связанные с оценкой обстановки, приводятся по уровню радиации по состоянию на 11 мая, т.е. на Д + 15 после аварии (Д – первый день аварии). Основная часть защитного сооружения 4-го энергоблока “Укрытие”, или “Саркофаг” (как называют в обиходе), была построена в ноябре 1986 г., а завершено строитель- ство в 1988 г. Это мощный железобетонный объект, имеет высоту около 60 м. Общая масса металлоконструк- ций саркофага составляет около 10 000 т и объем бетонаоколо 300 000 м3 .
Он надежно законсервирован и исключается возмож- ность возникновения самопроизвольной цепной ядерной реакции. Даже при допущении невероятного неожидан- ного увеличения потока нейтронов или появления короткоживущих радионуклидов сразу же сработает установленная в саркофаге система активной ядерной
защиты и ядерная реакция остановится. Из-за конструк-
тивных особенностей реактора сделать абсолютно
48
герметичным “Саркофаг” не удалось (площадь щелей составляет около 1000 м2). Через щели, технологические люки, вентиляционную трубу радиоактивная пыль просачивается в окружающую среду. В 1988 89 гг. Актив-
ность выбросов цезия-137, цезия-134, церия -144 и руте- ния -106 составила примерно 3 109 Бк.
Состояние разрушенного реактора находится под кон- тролем Комплексной экспедиции Института атамной энер- гии им. И.В. Курчатова. Экспедиция изучает процессы, происходящие при тепловом взрыве с помощью специальных робото-технических комплексов, бурит отверстия в местах нахождения ядерного топлива, изучает состояние конструкций разрушенного энергоблока и при необходимости принимает меры по их улучшению и т. д. В саркофаге установлено много разных датчиков для контроля температуры и устойчивости его конструкции.
49
В одном из помещений ЧАЭС установлено оборудование и электронно-вычислительная техника для оперативного и многочасового контроля за параметрами состояния разрушен- ного реактора. Около стен саркофага встроены теплообменники и вентиляционные системы. Фильтрующая система обеспечивает очистку воздуха с производительностью 80 000 м3/ч и очищает от пыли очень малых размеров. Качество очистки контролируетсяприборами, установленными над развалом реактора.
По оценке специалистов, “Укрытие” расчитано на 20 30 лет. Поэтому в перспективе необхо-
димо сооружение “Укрытие-2”. Осуществление этого проекта потребует вложения очень 50
больших средств.