Производительность реактора по Pu-239: все изотопы – 253 кг/год, делящиеся изотопы – 146 кг/год.

Удельная активность необлученного топлива – 2,32 Ки/т.

Удельная активность топлива, отработавшего 3 года – 5,410⁵ Ки/т.

Мощность дозы на R = 1 м от 1 кг отработавшего топлива = 53 рад/ч.

При работе ЯР образуется более 350 различных р/а элементов с Т_1/2 от долей секунды до единиц...десятков лет. В процессе работы реактора продукты деления накапливаются в активной зоне реактора ( до 90% всех р/а веществ накапливаются в ТВЭЛах). Нормальная работа реактора сопровождается выбросом через штатную систему очистки газов и аэрозолей в окружающую среду. Выброс происходит через вентиляционную трубу, высота которой может составлять от 60 до 150 м.

R_max = 600...2000 м.

Газы и аэрозоли, попав в атмосферу, подхватываются воздушными потоками, и под действием ветра уносятся от трубы. Факел выброса из трубы постепенно расширяется как по горизонтали, так и по вертикали. Постепенное расширение факела приводит к тому, что на некотором расстоянии от трубы он касается поверхности земли. Начиная с этого расстояния, в приземном слое воздуха обнаруживаются р/а газы и аэрозоли. Основу газового выброса составляют РБГ. РБГ не оседают на поверхность земли. Очищение атмосферы от РБГ происходит в основном в результате их естественного распада.

Допустимый средний суточный выброс радионуклидов в атмосферу составляет:

Радионуклиды в выбросе	Допустимые значения, Ки/сут
Sr90+Y90+Sr89	0,001
J131	0,1
+-активные аэрозоли с Т1/2  24 ч	0,5
БРГ (Kr85, Ar41, Xe133) с Т1/2  10 мин (ИРГ)	3,500

Среднесуточные р/а выбросы в атмосферу от Ленинградской АЭС (по данным 1994г.):

РБГ	136,3 Ки/сут	6,8% от доп. выброса
ДЖН	4,87 м Ки/сут	8,13% от доп. выброса
J131	3,87 м Ки/сут	9,63% от доп. выброса
Объем воды, сброшенной в водоем	300 м3	Сброс р/а продуктов 0,00001%

Среди аэрозольных радионуклидов, присутствующих в атмосферных выбросах АЭС, следует отметить биологически значимые: ₁Н³ (Т_1/2 = 12,3 г.), Be⁷ (58,3 сут.), С¹⁴ (5730 лет), Na²² (2,6 г.), Со⁶⁰ (5,3 г.), Sr⁸⁹ (50,5 сут.), J¹³¹ (8 сут.), Sr⁹⁰ (28,6 г.), Cs¹³⁴ (2,1 г.), Cs¹³⁷ (30,1 г.) и др. ( 42 радионуклидов).

Аварийные ситуации на АЭС могут возникнуть в результате неисправностей в системе управления защитой реактора, в активной зоне ЯР, в системе охлаждения и в результате непрофессиональных действий персонала или его умышленных действий.

Основные определения:

• Радиационная авария – нарушение предела безопасной эксплуатации, при котором произошел выход р/а продуктов или ИИ за предусмотренные проектом (для нормальной эксплуатации) границы в количествах, превышающих установленные значения.

• Ядерная авария – авария, связанная с повреждением ТВЭЛов с превышением установленных проектных пределов ядерного ректора и с потенциально аварийным облучением персонала.

• Гипотетическая авария – авария, при которой проектом не предусматриваются технические меры, обеспечивающие радиационную безопасность персонала и населения. (Защита персонала и населения в этом случае предусматривается за счет разработки и осуществления плана мероприятий по защите населения и персонала. Он разрабатывается дирекцией предприятия до ввода ядерной установки в эксплуатацию).

И.В.Курчатов говорил: «Реактор никогда не должен оставаться без воды, и тогда аварий не будет».

Наиболее тяжелыми становятся аварии, связанные с разрывом трубопроводов контура теплоносителя основного или первого контура, «оголением» активной зоны. При попадании кипящей воды на графит (замедлитель-отражатель нейтронов в активной зоне) происходит реакция с разложением воды (при t  600С):

C + H₂O  CO + H₂⁺; при t > 600С.

Образуется, так называемый «водородный пузырь», который может разрушить активную зону реактора. Соединение атомарного водорода с кислородом воздуха образует «гремучий» газ и может произойти взрыв большой силы. Кроме того, при разгерметизации ТВЭЛов и попадании воды и пара происходит взаимодействие двуокиси урана с водой:

UO₂ + H₂O  H₂⁺ + U₂O₂.

В результате такого окисления также образуется атомарный водород, вызывающий пожар или взрыв. В случае разрушения активной зоны реактора в атмосферу, наряду с РБГ, могут поступить и продукты деления и активированные продукты коррозии и примеси, содержащиеся в воде первого или основного контура.

Исходя из границ распространения р/а веществ при авариях, последние подразделяются на три типа:

• локальная авария – радиационные последствия ограничены зданием или сооружением АЭС;

• местная авария – радиационные последствия ограничены территорией площади АЭС;

• глобальная (общая) авария – радиационные последствия распространяются за пределы территории АЭС.

Глобальная авария может быть гипотетической и катастрофической. Последствия локальных и местных аварий не оказывают влияния на деятельность людей и ликвидируются в основном персоналом АЭС. Глобальные аварии требуют привлечения огромных сил и средств для ликвидации последствий аварий, т.е. являются ЧС.

• Авария без разрушения активной зоны. При гипотетической аварии водографитового канального реактора в окружающую среду выйдут изотопы газообразных и возгоняющихся элементов: Xe¹³³ (ксенона), Kr⁸⁵ (криптона), J^131,133 (йода), Ru^103,106 (рутения), Cs^134,137 (цезия), Sr^89,90 (стронция). Может быть выброшено 3,610⁷ Ки смеси РБГ и 2,810⁷ Ки радиоактивных изотопов йода (J^131,133). Кроме того, перегретый пар с t = 280С из реакторного пространства будет выбрасываться в атмосферу через вентиляционную трубу с расходом примерно 2000 м³/с. Образуется р/а облако, которое будет перемещаться за счет турбулентной диффузии атмосферы и переноса его ветром.

Важной особенностью аварии с разрушением активной зоны является то, что первые часы и сутки после аварии действие на людей загрязнения окружающей среды определяется внешним облучением от радиоактивного облака (продукты деления ядерного топлива, смешанные с воздухом), радиоактивных выпадений на местности (продукты деления, выпадающие из р/а облака), внутренним облучением вследствие вдыхания радиоактивных веществ из облака, а также за счет загрязнения поверхности тела человека этими веществами. В дальнейшем, в течение многих лет, накопление дозы облучения будет происходить за счет употребления загрязненных продуктов питания и воды.

Р/а загрязнение при гипотетической аварии АЭС происходит за счет выброса парогазовой фазы (авария без разрушения активной зоны реактора). Высота выброса может составлять 150...200 м, время выброса от 20...30 мин и более.

• Авария с разрушением активной зоны. В развитии глобальной (катастрофической) радиационной аварии различают три стадии.

Первая – тепловой взрыв и выброс р/а продуктов с последующим истечением газообразных продуктов из ЯР. Образуется газо-аэрозольное облако, которое распространяется на высоте не более 1 км. В облаке преобладают РБГ, а также газообразные продукты деления: Cs, Sr, J. Продукты деления (особенно короткоживущие) испускают очень интенсивное -излучение (-излучение с Е  6,2 МэВ), поэтому облако является мощным источником внешнего облучения. Мощности доз на высоте 1 м могут составлять от нескольких сот рад/ч (на расстояниях до 3 км) до нескольких единиц рад/ч (на расстояниях 30...50 км от места аварии). Облучению подвергаются люди, животный и растительный мир.

Вторая стадия – постепенное осаждение р/а частиц на землю и загрязнение местности и приземной атмосферы. Так как размеры частиц очень малы (d  1 мкм), то скорость осаждения также невелика и они потоками воздуха разносятся на сотни и тысячи км от места аварии. (Следы Чернобыльских выпадений зафиксированы в Ленинградской, Пермской областях (U²³⁸ и Pu²³⁹)). Осаждение может происходить в течение нескольких дней и недель. За это время направление ветра может многократно меняться, и загрязнение происходит во все стороны от источника аварии, включая «пятна» на местности с повышенными уровнями радиации за счет вымывания радиоактивной примеси осадками.

Основной фактор радиационного риска на этой стадии – поступление в организм радиоактивного йода (J¹³¹, Т_1/2  8 дн.) при вдыхании и по пищевой цепочке J¹³¹ избирательно накапливается в щитовидной железе, вызывая заболевания в ней. Вследствие небольшого периода полураспада J¹³¹ практически полностью распадается через 3...4 месяца после выброса.

(Стабильный йод J¹²⁷). При делении U²³⁵ и превращении U²³⁸ в Pu²³⁹ образуется три р/а изотопа йода: J¹³³ (2,26 ч), J¹³⁴ ( 8 сут.), (J¹²⁵  60 сут.). Наиболее опасен J¹³⁷  накапливается в щитовидной железе. Йод участвует в синтезе гормона тироксина (суточная потребность составляет 200...220 мг).

На третьей стадии – выпадения завершаются и окончательно сформировывается РЗМ. Наибольшую потенциальную опасность при этом представляет загрязнение воды, почвы, продукции сельского хозяйства долгоживущими радионуклидами Cs¹³⁷ и Sr⁹⁰ (Т_1/2  30 лет). Вследствие этого происходит медленный спад степени загрязнения во времени:

.

Основную опасность на этой стадии представляет внутреннее облучение от потребляемых с/х продуктов и воды. Показателем опасности РЗМ являются величина плотности загрязнения N_s = A/S, Ки/км², где S – площадь загрязнения. При помощи этого показателя устанавливается связь с мощностью дозы на высоте 1 м: 1 Ки/ км² = 10 мкрад/ч,  10 N_s, мкрад/ч.

В условиях мирного времени в качестве безопасной установлена величина N_s  15 Ки/ км². При N_s > 40 Ки/ км² местность относится к зоне отчуждения, проживание на ней запрещается. В диапазоне величины N_s =15....40 Ки/ км² осуществляются меры по защите людей, а также их эвакуация.