Хроника аварии на Фукусиме

1. АЭС Фукусима-1, Япония, 2011

2. Причины катастрофы

3. Хроника событий

4. Последствия аварии на Фукусиме

5. Сейчас

6. Меры для уменьшения экологического риска после аварии на АЭС фукусима

7. Разработка и внедрение эффективных стратегий управления авариями на площадке Заключение Список литературы

1. АЭС Фукусима-1, Япония, 2011

Атомная энергетика — практически неисчерпаемый источник недорогой электроэнергии, которая с середины прошлого века спасает мир от энергетического голода. Но атомные электростанции — это не только реки дешевого электричества, но и самые страшные радиационные катастрофы, способные уничтожить целую страну. Такой катастрофы удалось избежать на АЭС Три-Майл-Айленд, непоправимый вред нанес Чернобыль, а в 2011 году удар неожиданно нанесла японская станция Фукусима-1, которая до сих пор держит мир в напряжении.

Объект: АЭС Фукусима-1, город Окума, префектура Фукусима, Япония.

Фукусима-1 входила в число мощнейших АЭС мира. Она состоит из 6 энергоблоков, которые до аварии отдавали в электрическую сеть до 4,7 гигаватт энергии. На момент катастрофы в рабочем состоянии находились только 1,2 и 3-й реакторы, 4, 5 и 6-й реакторы были остановлены для планового ремонта, причем топливо из четвертого реактора было полностью выгружено и находилось в бассейне выдержки. Также на момент катастрофы в бассейнах выдержки каждого энергоблока находился небольшой запас свежего топлива и достаточно большое количество отработанного.

Дата: 11 марта 2011 года Жертв: 2 погибших и 6 раненых в момент катастрофы, еще 22 человека получили травмы во время ликвидации аварии, 30 человек получили опасные дозы облучения.

2. Причины катастрофы Авария на АЭС Фукусима-1 — единственная радиационная катастрофа, вызванная стихийным бедствием. И, казалось бы, здесь можно винить только природу, но, как это ни удивительно, в аварии виноваты и люди.

Интересно, что печально известное землетрясение, случившееся 11 марта 2011 года, нельзя считать главной причиной аварии на Фукусиме — после первых толчков все работающие на АЭС реакторы были заглушены системой аварийной защиты. Однако примерно через час станцию накрыла волна цунами высотой почти 6 метров, что привело к фатальным последствиям — выключились штатные и аварийные системы охлаждения реакторов, а затем последовала цепочка взрывов и выбросов радиации.

Всему виной — волна, которая вывела из строя все источники электропитания систем охлаждения, а также затопила резервные дизельные электростанции. Реакторы, лишенные охлаждения, стали нагреваться, в них расплавилась активная зона, и лишь самоотверженные действия персонала станции спасли мир от нового Чернобыля. Хотя Фукусима могла стать пострашнее Чернобыля — на японской станции в аварийном положении оказалось сразу три реактора.

А в чем же вина людей? Все очень просто: при проектировании станции (а строить ее начали еще в 1966 году) были неверно выбраны места для расположения дизельных электростанций и не продуман подвод электроэнергии к штатным системам охлаждения реакторов. Получилось так, что реакторы выдержали колоссальные нагрузки, но вспомогательные системы вышли из строя от первого удара стихии. Это можно сравнить с установкой новой бронированной двери со старыми деревянными косяками — дверь-то не взломать, да петли вряд ли удержат взломщика…

3. Хроника событий Первый удар стихия нанесла в 14.46 местного времени. Работавшие на тот момент реакторы АЭС Фукусима-1 (энергоблоки № 1, 2 и 3) были заглушены сработавшими системами аварийной защиты. И все бы обошлось, но примерно в 15.36 дамбу, защищающую станцию с моря, настигла волна цунами высотой 5,7 метра.

Волна легко перелилась через дамбу, проникла на территорию АЭС, нанося различные повреждения, начала затоплять здания и помещения, и в 15.41 вода вывела из строя штатные системы электропитания систем охлаждения реакторов и аварийные дизельные электростанции. Именно этот момент можно считать нулевой точкой отсчета катастрофы.

Как известно, реакторы и после остановки продолжают выделять большое количество тепла — это, в основном, обусловлено продолжающимся распадом высокоактивных продуктов деления ядерного топлива. И, несмотря на то, что реактор фактически «выключен» (цепные ядерные реакции остановлены), в нем выделяются мегаватты тепловой энергии, способные расплавить активную зону и привести к катастрофе.

Именно это и произошло на трех реакторах Фукусимы. Каждый из них выделял от 4 до 7 мегаватт энергии, но из-за остановки систем охлаждения это тепло никуда не отводилось. Поэтому в первые часы после цунами в активных зонах 1, 2 и 3-го реакторов значительно понизился уровень воды и одновременно поднялось давление (вода просто превращалась в пар), и, как предполагают специалисты, часть тепловыделяющих сборок с ядерным топливом расплавились.

Уже вечером 11 марта в гермооболочке энергоблока № 1 было зафиксировано значительное повышение давления, которое вдвое превысило допустимое. А в 15.36 12 марта прогремел первый взрыв, в результате которого было частично разрушено здание энергоблока, но реактор не пострадал. Причиной взрыва стало скопление водорода, который выделяется при взаимодействии перегретого пара и циркониевых оболочек топливных сборок.

На второй день после катастрофы — утром 12 марта — было принято решение охлаждать реактор № 1 подачей морской воды. Сначала от этой меры хотели отказаться, так как морская вода, насыщенная солями, ускоряет процессы коррозии, однако иного выхода не было, взять многие тысячи тонн пресной воды было просто неоткуда.

Утром 13 марта было зафиксировано повышение давления внутри реактора № 3, и в него тоже началась подача морской воды. Однако в 11.01 утра 14 марта в третьем энергоблоке раздался взрыв (как и в первом энергоблоке, взорвался водород), который не привел к серьезным повреждениям. Вечером этого же дня началась подача морской воды внутрь реактора № 2, но в 6.20 утра 15 марта и в его помещениях прогремел взрыв, не повлекший серьезных разрушений. В это же время взрыв раздался и в энергоблоке № 4, как предполагается — в хранилище ядерных отходов. В результате конструкции четвертого энергоблока получили серьезные повреждения.

После цепочки этих аварий и значительного повышения радиации на территории станции, было принято решение об эвакуации персонала. На Фукусиме осталось всего 50 инженеров, которые решали текущие задачи. Однако к ликвидации последствий аварии привлекались сотрудники сторонних компаний, которые производили закачку воды, прокладку электрических кабелей и т. д.

Из-за отсутствия электричества угрозу стали представлять и бассейны выдержки, в которых находились тепловыделяющие сборки четвертого, пятого и шестого реакторов. Вода в бассейнах не циркулировала, ее уровень падал, и с 16 марта началась операция по закачке в них воды. На следующий день ситуация стала крайне опасной, и в бассейны выдержки блоков № 3 и 4 было спрошено несколько десятков тонн воды с вертолетов.

С первого дня велись работы по подведению к станции электропитания от расположенной в полутора километрах линии электропередач. Нужно сказать, что дизельная электростанция шестого энергоблока продолжала работать, и ее периодически подключали к другим энергоблокам, но ее мощности не хватало. И только к 22 марта было налажено электропитание всех шести энергоблоков.

Именно закачка морской, а затем пресной воды в реакторы стала главной стратегией стабилизации ситуации. Вода в реакторы подавалась вплоть до конца мая, когда удалось восстановить замкнутую систему охлаждения. Только 5 мая в энергоблок № 1 впервые после аварии зашли люди — всего на 10 минут, так как уровень радиоактивного загрязнения был очень высок.

Полностью заглушить реакторы и перевести их в режим холодной остановки удалось только к середине декабря 2011 года.

4. Последствия аварии на Фукусиме Авария на атомной станции Фукусима-1 имела самые пагубные последствия, которые, как это ни удивительно, возникли по вине людей.

Самое неприятное во всех радиационных авариях — заражение воздуха, воды и земли высокоактивными продуктами деления ядерного топлива. То есть — радиационное заражение местности. Определенный вклад в это загрязнение внесли взрывы на энергоблоках, которые произошли с 12 по 15 марта 2011 года — пар, выброшенный из гермооболочек реакторов, нес в себе некоторое количество радионуклидов, осевших вокруг станции.

Однако наибольшие загрязнения произвела морская вода, которая закачивалась в реакторы в первую неделю после аварии. Ведь эта вода, проходя активную зону реакторов, снова попадала в океан. В результате уже к 31 марта 2011 года радиоактивность океанской воды на расстоянии 330 метров от станции превышала допустимую норму в 4385 раз! В настоящее время этот показатель значительно снизился, но радиоактивность побережья у станции практически в 100 раз выше всех допустимых норм.

Выбросы радиоактивных веществ вынудили уже 11 марта провести эвакуацию людей из 2-километровой зоны вокруг станции, а уже к 24 марта радиус зоны эвакуации увеличился до 30 км. Всего по разным подсчетам было эвакуировано от 185 до 320 тысяч человек, однако в это число входят и эвакуированные с территорий, подвергшихся серьезным разрушениям от землетрясения и цунами.

В результате заражения воды в ряде районов запрещена ловля рыбы, а также поставлен запрет на использовании земель в 30-километровой зоне вокруг Фукусимы-1. В настоящее время ведутся активные работы по дезактивации почвы в этой зоне, однако из-за высоких концентраций радионуклидов самым простым решением стало снятие верхнего пласта земли с его последующим уничтожением. В связи с этим местным жителям запрещено возвращаться в свои дома, когда это можно будет сделать — неизвестно.

Что касается воздействия аварии на здоровье людей, то особых опасений по этому поводу нет. Считается, что даже жители 2-километровой зоны получили минимальные дозы облучения, не представляющие опасности — ведь основное загрязнение местности произошло уже после эвакуации. Однако по заявлению экспертов, истинные последствия катастрофы для здоровья людей будут ясны не раньше, чем через 15 лет.

Авария на АЭС Фукусима-1 имела последствия и совершенно иного рода. Япония из-за остановки всех своих атомных станций была вынуждена значительно увеличить выработку электроэнергии на традиционных тепловых станциях. Но самое главное, что авария стала причиной ожесточенных споров по поводу необходимости атомной энергетики для Японии, и вполне возможно, что страна к 2040;м годам вообще откажется от использования АЭС.

5. Сейчас В настоящее время станция бездействует, однако на ней ведутся работы по содержанию реакторов и бассейнов выдержки в стабильном состоянии. Дело в том, что нагрев ядерного топлива все еще происходит (в частности, температура воды в бассейнах достигает 50 — 60 градусов), что требует постоянного отвода тепла как от реакторов, так и от бассейнов с топливом и ядерными отходами.

Такое состояние будет сохраняться как минимум до 2021 года — за это время распадутся наиболее активные продукты распада ядерного топлива, и можно будет начать операцию по извлечению расплавленных активных зон из реакторов (извлечение топлива и отходов из бассейнов выдержки будет проведено в конце 2013 года). А к 2050;м годам АЭС Фукусима-1 будет полностью демонтирована и прекратит свое существование.

Интересно, что реакторы № 5 и 6 все еще находятся в работоспособном состоянии, однако у них нарушены штатные системы охлаждения, а поэтому они не могут использоваться для получения электроэнергии.

Сейчас на станции ведется возведение саркофага над энергоблоком № 4, подобные меры планируется принять и в отношении других поврежденных реакторов.

Таким образом, на данный момент аварийная станция не представляет опасности, однако для поддержки такого положения приходится затрачивать огромные средства. В то же время, на станции периодически происходят различные инциденты, способные привести к новой аварии. Например, 19 марта 2013 года произошло короткое замыкание, в результате которого аварийные реакторы и бассейны выдержки снова остались без охлаждения, но к 20 марта ситуация была исправлена. А причиной этого инцидента стала самая обычная крыса!

Авария на АЭС Фукусима-1 привлекла внимание всего мира, вызвав страх и тревогу у людей даже на обратной стороне Земного шара. И сейчас каждый из нас может лично посмотреть за тем, что происходит на станции — вокруг нее установлено несколько веб-камер, круглосуточно передающих картинку с ключевых объектов Фукусимы-1.

И остается надеяться, что сотрудники станции не допустят новых аварий, а все японцы и половина мира может спать спокойно.

6. Меры для уменьшения экологического риска после аварии на АЭС фукусима фукусима атомная электростанция авария Тяжёлые аварии на АЭС отличаются от обычных промышленных аварий глобальным радиационным воздействием, несравнимой длительностью последствий и сильнейшим психологическим стрессом, связанным с тем, что в общественном сознании атомная энергетика тесно ассоциирована с атомной бомбой. Эти факторы обуславливают тотальное экологическое воздействие крупной аварии на окружающую среду и на всю атомную энергетику планеты: после каждой из них принимаются решения, влияющие на мировое атомное сообщество, и затрачиваются огромные средства на ликвидацию последствий аварии, которые зачастую превышают стоимость самой АЭС и выручку от произведённой на ней электроэнергии за всё время эксплуатации.

Произошедшие аварии высвечивают новые, неизвестные аспекты использования атомной энергетики, поэтому столь важны выводы, делаемые из анализа каждой из них. Годовщина аварий на АЭС Фукусима побуждает проанализировать мероприятия, проведённые за прошедшие три года и изложить собственный взгляд на уроки аварий. Мировое сообщество атомщиков очень оперативно отреагировало на них, хотя эта деятельность и носила преимущественно реактивный характер, относящийся к оценкам уязвимости действующих АЭС от внешних воздействий. Все международные организации и национальные органы принялись активно разрабатывать стресс-тесты: целевые проверки действующих энергоблоков АЭС на способность выдерживать экстремальные внешние воздействия, которые могут стать причиной тяжёлой запроектной аварии.

Безусловно, это важная первоочередная задача, необходимость решения которой прямо вытекает из произошедших аварий. Под эгидой МАГАТЭ, WENRA, WAO и OECD/NEA проведён целый ряд весьма представительных конференций, совещаний и обсуждений, на которых рассмотрен широкий круг проблем экологической безопасности и безопасности при использовании атомной энергии. Россия участвовала, практически, на них всех, внесла важный вклад в их результаты и сформировала национальную программу совершенствования и развития атомной энергетики с учётом международных рекомендаций.

Но этим нельзя ограничиться. Одновременно необходимо готовить почву для последующего анализа причин и сценариев аварий и для создания условий, исключающих их повторение. Это должно происходить в рамках системной совместной работы специалистов всех заинтересованных органов и организаций. Время для глубокого осмысления и изменений идеологии приходит постепенно. В данной статье сделана попытка представить для обсуждения некоторые дополнительные соображения, вытекающие из анализа аварий на АЭС Фукусима, которые не отражены в имеющейся литературе.

7. Разработка и внедрение эффективных стратегий управления авариями на площадке Общие цели управления авариями должны состоять в переводе ядерного энергетического реактора в состояние длительного останова с активной зоной (даже, если она повреждена) залитой теплоносителем, желательно в корпусе реактора, внутри неповрежденной гермооболочки при атмосферном давлении и надежно охлаждаемой резервными каналами рециркуляции теплоносителя, что в совокупности обеспечивает изоляцию любой радиоактивности, включая остатки поврежденной активной зоны, от окружающей среды. Для достижения этих целей необходимо наличие эффективных стратегий управления авариями. Такие стратегии должны быть основаны на тщательном анализе и внедрении необходимых средств, включая:

a. Защиту ключевых барьеров на пути выхода радиоактивности, таких как корпус реактора и гермооболочка.

b. Наличие оборудования и материалов, необходимых для выполнения ключевых функций безопасности (останов реактора, охлаждение активной зоны, охлаждение или вентилирование гермооболочки и пр.) на случай отказа штатных систем безопасности. Такие запасы (резервы) могут быть созданы постоянными, мобильными на/вне площадки и на периоды времени пока они будут необходимыми. Запасы на площадке должны учитывать возможность продолжительного срыва поставок извне. Некоторые имеющиеся технические средства безопасности могут оказаться достаточными после определенной модернизации для эксплуатации в более жестких условиях.

c. Обеспечивающие источники энергии, контрольно-измерительные приборы для упомянутого выше оборудования, модернизированные для работы в условиях тяжелых аварий и допускающие дистанционное управление.

d. Модернизированные установки и приборы для мониторинга радиоактивных выбросов с площадки и уровней радиации внутри ключевых помещений станции и оповещении о них местных властей. Должно использоваться дистанционное управление и технология «черного ящика», применяемая в авиации для диагностики аварийных ситуаций.

e. Возможности оценки будущих выбросов для передачи властям, ответственным за управление противоаварийными мероприятиями вне площадки станции.

f. Компетентные организационно-управленческие структуры и персонал, способные обеспечить своевременное принятие необходимых решений по управлению аварией на нужном административном уровне на основе лучшей доступной информации. Эксплуатирующая организация должна нести всю полноту ответственности за безопасность управления тяжелой аварией, принимать все необходимые решения для снижения вероятности выброса продуктов деления за пределы реакторного здания. Возможно, следует уточнить порядок взаимодействия между эксплуатирующей организацией, регулятором и другими правительственными органами в таких обстоятельствах.

g. Квалифицированный персонал, подготовленный для длительного круглосуточного управления аварией, а также логистика необходимая для его перевозок и обеспечения условий жизнедеятельности, охрану здоровья и безопасность в условиях изоляции площадки из-за экстремальных природных явлений или больших радиоактивных выбросов.

Сегодня, когда уже произошли три тяжелые аварии на АЭС, абсолютно необходимо извлечь из них все возможные уроки для совершенствования управления авариями, а не только те уроки, которые уже извлечены. Необходим международный проект с участием квалифицированных специалистов для анализа уроков управления авариями на TMI, в Чернобыле и на Фукусиме, и выработке на их основе рекомендаций к мерам управления авариями (оборудование, процедуры, обеспечение персоналом и его подготовка) для всех действующих и предполагаемых к сооружению АЭС, включая построенные по ранним стандартам безопасности. Они должны определить роль автоматизированных средств предотвращения аварий и аварийного реагирования, функции операторов, а также необходимость выявлять признаки непредвиденного развития тяжелых аварий и принимать адекватные действия в таких условиях. Экспертам необходимо рассмотреть целесообразность создания и оценить размеры финансирования международной группы опытных «ликвидаторов», оснащенных необходимыми средствами, подготовленных и, по запросу, готовых оказать помощь любой стране, в которой произошла тяжелая ядерная авария.

Эффективное поведение персонала в аварийных ситуациях не происходит само по себе, но требует предварительного обдумывания и подготовки. Например, должны быть хорошо разработаны и отработаны при подготовке персонала процедуры перехода от инструкций нормальной эксплуатации (включая аварии уровня 1) к инструкциям по управлению тяжелыми авариями (уровень 2), причем инструкции уровня 2 должны рассматривать широкий диапазон поврежденных состояний АЭС. Во время любого кризиса, ядерного или другого, с непредвиденным катастрофическим развитием ситуации от технических специалистов (например, эксплуатационного персонала АЭС) требуются незамедлительные квалифицированные действия. В ядерной области такие действия могут включать разрешение конфликтных приоритетов, таких как выбор между снижением доз облучения работников и доз, получаемых населением. Способность принимать решения в таких непредвиденных обстоятельствах требует ясности в отношении возникающих серьезных этических вопросов. События на Фукусиме говорят о том, что ни в одной стране мира в данной области не достигнут достаточный прогресс, и мы рекомендуем приложить дополнительные усилия на международной арене.

Примерами заблаговременного планирования могли бы быть: требование об обязательном присутствии на площадке в первые часы после возникновения аварийной ситуации представителей верхнего звена управления эксплуатационного персонала, хорошо подготовленного к управлению тяжелыми авариями, и наличие (по вызову) национальных и международных экспертов с глубокими знаниями в области управления тяжелыми авариями, готовых дать дополнительный совет на языке операторов. Компетенция таких экспертов должна поддерживаться путем непрерывного участия в исследованиях и разработках в области тяжелых аварий.

Заключение

Конечно, многое из вышеперечисленных предложений уже делается и всё сказанное выше отражает субъективное мнение только одного из работников атомной энергетики. Возможно, кому-то оно покажется излишне консервативным, неубедительным, необоснованным, но оно вытекает из ясного убеждения в безусловном приоритете безопасности над любыми экономическими, политическими и другими интенциями при эксплуатации конверсионных реакторов.

Если новая авария произойдёт завтра, к этому мнению прислушаются, если же она произойдёт позже, то его будут обсуждать уже следующие поколения. Данные предложения направлены на укрепление безопасности АЭС, повышение эффективности работы Росатома и Концерна и написаны для последующего обсуждения и дополнения теми специалистами, которым поручена разработка программ мероприятий по дальнейшему совершенствованию обеспечения и регулирования безопасности при использовании атомной энергии.

Нельзя заранее сказать, насколько радикальными окажутся планируемые меры. Аварии на АЭС Фукусима уже произвели сильнейшее воздействие на окружающую среду и мировую атомную энергетику, привлекли внимание к важным проблемам обеспечения безопасности, но следует избегать крайностей. Совершенствование регламентов эксплуатации, нормативных требований и других документов не должно приводить к необоснованным затратам. Но какие затраты обоснованы, следует тщательно проанализировать. Это во многом зависит от правовой и административной обеспеченности регулирующего органа и эксплуатирующей организации, от культуры безопасности и профессиональной позиции всех участников использования атомной энергии.

1. http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/fukushima/index.html «Ядерная физика в Интернете» (Проект кафедры общей ядерной физики физического факультета МГУ). Статья «Катастрофа на АЭС „Фукусима“». Последнее обновление 28.03.2011

2. http://www.iaea.org/press/?page_id=97 Пресс центр МАГАТЭ. Отчеты о процессах, происходящих на АЭС «Фукусима». Последнее обновление 28.03.2011

3. http://www.jaif.or.jp/english/ Японский Энергетический Форум. Отчеты о состоянии АЭС «Фукусима». Последнее обновление 28.03.2011

4. http://energyfuture.ru/category/atomenergy/chp/fukusima Портал «EnergyFuture». Статьи об АЭС «Фукусима-1». Последнее обновление 28.03.2011

5. http://www.iaea.org/cgi-bin/db.page.pl/pris.powrea.htm?country=JP&sort=&sortlong=Alphabetic Портал «МАГАТЭ», список действующих японских АЭС, последнее обновление 29.03.2011