Второй учебный вопрос

ЛЕКЦИЯ

Тема №4: «Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях техногенного характера»

Раздел 4.1 Защита населения и территорий при авариях на радиационно (ядерно) опасных объектах с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду

Занятие 1:«Аварии на радиационно (ядерно) опасных объектах и радиоактивное загрязнение окружающей среды»

Учебные вопросы:

1. Радиационно (ядерно) опасные объекты и их характеристика

2. Аварии на радиационно (ядерно) опасных объектах и их поражающие факторы.

3. Характер радиоактивного загрязнения окружающей среды при авариях на АС.

Первый учебный вопрос

Радиационно (ядерно) опасные объекты и их характеристика

К радиационно опасным объектам (РОО) относятся объекты, на которых хранятся, перерабатываются, используются или транспортируются радиоактивные вещества, при аварии на которых может произойти облучение ионизирующими излучениями людей, сельскохозяйственных животных и радиоактивное загрязнение окружающей среды.

В состав РОО по ряду критериев входят и так называемые ядерно опасные объекты, представляющие наибольшую опасность при авариях.

Ядерно опасные объекты и их классификация.

Под ядерно опасными объектами понимаются объекты, имеющие значительное количество ядерноделящихся материалов (ЯДМ) в различных физических состояниях и формах, потенциальная опасность функционирования которых заключается в возможности возникновения в аварийных ситуациях самоподдерживающейся цепной ядерной реакции (СЦЯР). Например, возникновение СЦЯР с разной степенью вероятности возможно на всех объектах ядерно-топливного цикла (ЯТЦ), кроме горно-обогатительных комбинатов.

К ядерно опасным объектам относится: большинство объектов ядерного топливного цикла и, в первую очередь, АС, а также ядерные энергетические установки (реакторы) различного назначения; научно-исследовательские реакторы; объекты ядерно-оружейного комплекса и др.

Атомные станции как объекты повышенной радиационной опасности.

Атомная энергетика в нашей стране даёт около 13% электроэнергии от общего объёма её производства и пока альтернативы ей нет. Строительство атомных станций будет продолжаться, а поэтому вопрос об обеспечении их безопасной эксплуатации и мер по защите населения от радиоактивного облучения имеет важное значение.

Главным элементом атомной станции (АС) является ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) – реактор, работа которого основана на получении тепловой энергии за счёт реакции деления ядерного топлива, в качестве которого в большинстве реакторов используется уран- 235. Однако цепная реакция деления в природном уране, состоящем из трёх изотопов: урана-234, урана-235 и урана-238, - невозможна из-за низкого содержания в нём основного делящегося изотопа – урана-235, доля которого составляет всего 0,7%. Вызвать цепную реакцию можно либо путём повышения в природном уране доли содержания урана-235 (обогащение до 25%), либо путём замедления основной массы образующихся в ректоре нейтронов до тепловых скоростей, используя способность слабо обогащенного урана-235 к более активному захвату тепловых нейтронов.

И тот и другой способы применяются в атомных реакторах. При этом реакторы, в которых используется замедление нейтронов, называются реакторами на медленных (тепловых) нейтронах, а ректоры с использованием сильно обогащенного урана – реакторами на быстрых нейтронах. В качестве ядерного топлива в реакторах на медленных нейтронах используется диоксид урана с содержанием урана-235 около 2-4%, в реакторах на быстрых нейтронах – сильно обогащённый уран либо плутоний-239. В реактор ядерное топливо помещается в виде сборок твэлов (тепловыделяющих элементов) - циркониевых трубок, заполненных таблетками диоксида урана.

КЛАССИФИКАЦИЯ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ РОССИИ

По типу реактора

По виду замедлителя нейтронов

По виду теплоносителя

По количеству контуров

По предназначению

Тепловая энергия, выделяющаяся в результате цепной реакции деления, отводится из реактора прокачкой через его активную зону жидкого или газообразного вещества - теплоносителя. В последующем это тепло преобразуется в механическую энергию вращения турбины, а затем - в электрическую. Оно может быть использовано также для подогрева воды в коммунальных или производственных сетях теплоснабжения.

На современных АС в качестве теплоносителя используется очищенная и обессоленная вода (в реакторах на тепловых нейтронах) и жидкий металл - натрий (в реакторах на быстрых нейтронах).

Замкнутый контур, в котором циркулирует теплоноситель, называют контуром теплоносителя или первым контуром АС. Вторым замкнутым контуром АС является контур так называемого рабочего тела. Рабочее тело - это вода, которой теплоноситель через парогенератор передаёт тепло из реактора и которая в виде пара высокого давления вращает турбину генератора, вырабатывающего электроэнергию.

В процессе работы атомных станция по мере «выгорания» топлива в твэлах реактора накапливается большое количество радиоактивных продуктов деления. Это связано с тем, что образующиеся при распаде атома урана-235 (плутония-239) радиоактивные «осколки» образуют цепочку превращений, в каждой из которых образуется новый радиоактивный изотоп. Так как каждый атом делится на неравные по количеству нуклонов осколки, каждый из которых представляет собой химический элемент, в реакторе образуется около 300 радиоактивных изотопов 82 химических элементов. Большинство изотопов, образующихся в процессе превращений, относятся к категории короткоживущих и, следовательно, имеют высокую активность. Поэтому при возникновении аварии, когда в большинстве твэлов процесс распада незавершен, в реакторе наблюдается высокая активность (в реакторе ЧАЭС к моменту взрыва активность составляла около 2000 МКи), а в выбросах – высокие уровни радиации, спад которых наиболее интенсивно протекает в первые часы после выброса.

Таким образом, основными источниками ионизирующих излучений на АС являются: в активной зоне реактора - радиоактивные продукты деления, а вне её - различное оборудование и элементы контура, в процессе работы получающие наведённую радиацию.

Для обеспечения надёжной работы АС и радиационной безопасности персонала и населения проектами предусматриваются соответствующие системы безопасности.

Системы безопасности АС.

Ядерная и радиационная безопасность АС обеспечивается комплексом систем безопасности, предназначенных для предотвращения повреждений ядерного топлива и оболочек твэлов; аварий, вызванных нарушением контроля и управления цепной ядерной реакцией деления; нарушений теплоотвода из реактора и других аварийных ситуаций. К важнейшим из них относятся: системы управления и защиты реактора (комплекс бариевых стержней - поглотителей нейтронов, опускаемых в активную зону для управления ходом реакции и остановки реактора) и аварийного охлаждения (система насосов для прокачки большой массы холодной воды через активную зону).

Аварии на радиационно (ядерно) опасных объектах и их поражающие факторы.

Общие сведения об авариях на радиационно (ядерно) опасных объектах.

Под аварией на РОО (ЯОО) понимается нарушение штатного режима работы объекта с выбросом радиоактивных веществ (РВ), приводящее к облучению персонала, населения и радиоактивному загрязнению окружающей среды.

Возможные аварии на АС и их характеристика

В соответствии с классификацией нарушений в работе АС, принятой в РФ, на АС могут происходить аварии и происшествия. Все аварии на АС носят радиационный характер, т.е. происходят с выбросом радиоактивных веществ (РВ) в окружающую среду. Происшествиямогут происходить с выбросом или без выброса РВ.

По характеру протекания аварийного процесса аварии могут быть радиационными и ядерными.

Радиационная авария – это потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями персонала, стихийным бедствием или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных приделов или к радиоактивному загрязнению окружающей среды.

Под ядерной аварией понимается авария, связанная с нарушением правил эксплуатации или с повреждением ядерного реактора, ядерного взрывного устройства или других объектов, содержащих делящиеся материалы, в результате которых происходит неконтролируемое несанкционируемое выделение ядерной энергии деления, представляющее опасность для жизни и здоровья людей и наносящее ущерб окружающей природной среде.

По критерию возможности локализации аварии системами безопасности АС аварии могут относиться к проектным и запроектным.

Проектными считаются аварии, для которых проектом определены исходные и конечные состояния и предусмотрены системы безопасности, обеспечивающие ограничение последствий аварии установленными пределами. Аварии, вызываемые неучитываемыми для проектных аварий исходными состояниями и сопровождаемые дополнительными по сравнению с проектными авариями отказами систем безопасности и реализациями ошибочных решений персонала, приведшим к тяжёлым последствиям, относятся к запроектным.

Наибольшую опасность для населения представляют ядерные аварии, носящие, как правило, запроектный характер. Их локализация осуществляется проведением различных организационных и инженерно-технических мероприятий, не связанных с системами безопасности АС (пример - авария на ЧАЭС).