Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Аварія в Чорнобилі стала класичним прикладом техногенної катастрофи. Причиною того, що трапилося, були непередбачені помилки персоналу електростанції, які порушили регламент та режим експлуатації енергоблоку і спричинили ситуацію, в котрій проявилися недоліки в конструкції АЕС (усунені тепер). Конструктори не змогли передбачити поєднання такої великої кількості порушень правил експлуатації з боку тих осіб, котрі безпосередньо віповідали за безпеку експлуатації станції.
Некомпетентність, безідповідальність людей та низька надійність техніки стали причиною цієї трагедії.
Ядерним паливом на АЕС є уран-238 (двоокис урану), збагачений ураном-235 — 20 кг урану-235 на 1 т урану-238. Ядерне паливо вводиться у реактор у вигляді трубок із цирконієвого сплаву, в котрих розміщуються таблетки урану циліндричної форми.
Назва цієї конструкції — твел — теплоутворювальний елемент. Твели розташовуються в активній зоні у вигляді збірок по 18 трубок. Усього 1800 збірок, розміщених у графітовій кладці з вертикальними технологічними каналами. У графіті циркулює тепло-
носій, який забирає утворене при ядерній реакції тепло. Вода нагрівається до кипіння, пара надходить до турбін, які виробляють електроенерігію.
Весь кругообіг води здійснюють 8 циркуляційних насосів - 6 працючих та 2 резервних. Реактор розташований всередині бетонної шахти. Графітова кладка розміщена у циліндричному корпусі. Розмір активної зони — 7 м у висоту, та діаметром 12 м. Весь апарат спирається на бетонну основу, під якою розташований басейн системи локалізації аварії.
Ланцюгова реакція в реакторі йде з коефіцієнтом ефективності 1,0—1,064. Чим вищий цей коефіцієнт, тим вищі температура пари та потужність реактора. Якщо коефіцієнт буде вищий 1,064, режим стане некерованим. Регулювання швидкості протікання ланцюгової реакції здійснюється за допомогою спеціальних стержнів-поглиначів нейтронів із бористої сталі. Вони вводяться (чи виводяться) в активну зону та регулюють кількість нейтронів, що діють в реакторі. Усього в реакторі 211 стержнів-поглиначів. Вони забезпечують пуск, ручне, автоматичне регулювання потужності, планові та аварійні зупинення реактора. За своїм функціональним призначенням стержні діляться на три основні групи:
—автоматичного регулювання,
—ручного регулювання,
—аварійного захисту.
При сигналі захисту в активну зону вводяться усі стержні. Передбачена система аварійного охолодження реактора.
Розглянемо хронологію аварії. Аварія відбулася на 4-му блоці Чорнобильської АЕС 26 квітня 1986 р. приблизно о 1-й годині 23 хвилини.
25 квітня планувалася зупинка реактора на планово-попереджувальний ремонт з проведенням перед зупинкою деяких експериментів.
Картину аварії краше простежити по годинах. 13-та година 00 хвилин — відповідно до графіка зупинки персонал приступив до зниження потужності реактора.
14-та година 00 хвилин - згідно з програмою експерименту відключається система аварійного охолодження реактора. Оскільки без цієї системи реактор не повинен експлуатуватися, його потрібно зупинити, але диспетчер «Київенерго» не дав дозволу на
глушення реактора, і він продовжував працювати, що є найбру-тальнішим порушенням. При роботі із зниженою потужністю в реакторі збільшується кількість ксенона-135, який має властивість поглинати нейтрони - «нейтронна отрута». «Нейтронна отрута», тривалий час впливаючи на ядерні процеси, практично робить їх некерованими. Реактор повинен бути зупинений, доки «нейтронна орута» не розпадеться (період напіврозпаду близько 9 годин). Крім того, перенесення часу зупинення реактора змінило умови експерименту і його почала проводити не та зміна, що готувалася.
О 23-й годині 10 хвилин отримано дозвіл на зупинення реактора, розпочалося зниження потужності. Але оператор не справився з керуванням і потужність швидко впала майже до нуля. Реактор повинен був обов'язково глушитися, але персонал розпочав нове підвищення потужності, чого в жодному разі робити не можна. Потрібно було обов'язково зупинити реактор. Про це було відомо кожному. Але оператори близько двох годин пробували підвищити потужність, щоб виконати запланований експеримент. Потужність підвищувалася шляхом виведення стержнів регулювання із активної зони.
0 1-й годині 00 хвилин 26 квітня вдалося підняти потужність реактора і стабілізувати її на рівні 200 МВт (замість 1000—700 відповідно до програми експериментів). Однак експеримент продовжувався.
1-ша година 30 хвилин — оператор вивів стержні автоматичного регулювання (поглинача нейтронів) з активної зони за допомогою ручного регулювання. Це категорично заборонено. Внаслідок цього реактор опинився у некерованому стані і його потужність швидко почала збільшуватись (майже у 100 разів понад норму). Температура пари перевищила граничні межі. її тиск почав перевищувати межу стійкості конструкції реактора.
1-ша година 20 секунд - розпочато експеримент з турбогенератором. Був вимкнений ще один захист. Реактор опинився у такому стані, що навіть невелике збільшення потужності викликає надмірне зростання об'ємного паровмісту.
1-ша година 23 хвилини 40 секунд - керівник зміни, зрозумівши небезпеку, дав команду опустити стержні регулювання потужності. Стержні пішли униз, але швидко зупинилися. Оператор зробив спробу опустити їх дією своєї ваги, але було вже пізно.
В реакторі відбувся тепловиий вибух, зруйнувавши приміщення та спричинивши пожежу і тривалі викиди РР в атмосферу-
Порушеннями були:
—реактор був переведений у важкокерований і тому заборонений інструкціями режим;
—сигналізація тривоги була вимкнена персоналом;
—реактор не був зупинений в критичний момент, що призвело до різкого збільшення швидкості ланцюгової реакції.
Причини аварії:
—грубі помилки персоналу, який проводив експеримент, особливо з техніки безпеки;
—недостатній нагляд державних органів як за експлуатацією реактора, так і за експериментом на ньому;
—недостатня кваліфікація персоналу;
—недоліки конструкції реактора;
—недостатньо автоматизована й обладнана система безпеки. Якби сама конструкція реактора за своєю природою забезпечувала гальмування, а не збільшення, як в цьому випадку, потужності, та якби обслуговуючий персонал за рівнем навчання та підготовки міг прогнозувати наслідки своїх дій, то вибух не відбувся б. Чорнобильська катастрофа на АЕС стала нашим національним лихом.
3.3.4. Порівняльна оцінка впливу на людину природних та техногенних випромінювань
Радіоактивність та іонізуюче випромінювання існували на Землі і в Космосі ще задовго до появи життя. Радіоактивні елементи ввійшли цо складу Землі з моменту її зародження. Космічні промені, сонячна енергія безперервно опромінюють все живе. Людина протягом всього свого життя відчуває вплив природного радіаційного фону. Цивілізація доклала до цього фону додаткову дозу від будівельних матеріалів, вугілля та інших техногенних джерел, від медичних апаратів. Збільшився радіаційний фон після ядерниих випробувань в атмосфері, викидів АЕС та інших реакторів.
Таким чином, усі джерела радіації, які опромінюють людину, поділяють на чотири групи:
—природний радіаційний фон;
—техногенний фон від природних радіонуклідів;
—медичний фон від джерел, що використовуються в медицині;
-глобальний фон, який утворився після ядерних випробувань та внаслідок роботи різних ядерних реакторів.
Природний радіаційний фон утворюється випромінюванням земної кори, випромінюваннями радіонуклідів, які існують в повітрі, воді, їжі, сонячною радіацією та космічними променями. Навіть тіло людини та його внутрішні органи радіоактивні з моменту їх народження. Сумарна поглинута доза складається за рахунок зовнішнього і внутрішнього опромінення.
Основні радіоактивні ізотопи, які зустрічаються в породах Землі - це калій-40, рубідій-87 та члени двох радіоактивних родин, утворених після розпаду урану-238 та торію-232 - довгожи-вучих ізотопів, що увійшли до складу земних порід з моменту їх утворення.
Рівні земної радіації неоднакові для різних місць земної кулі залежно від концентрації радіонуклідів у іій чи іншій ділянці. 95% населення живе в районах, де доза опромінення становить 30-60 мбер за рік. В деяких районах ця доза значно більша -близько 3% населення отримує дозу 100 мбер/рік, а 15% — понад 140 мбер/рік. Існують райони з набагато вищою дозою опромінення.
Найбільшу дозу отримують 12 000 жителів Гуарпарі (курортне місто, населення якого влітку збільшується на 30 000 чоловік) - близько 800-1500 мбер/рік. Причому на окремих ділянках пляжів цього міста рівень радіації становить 17 500 мбер/рік.
Друге місце за отриманою дозою займають жителі штату Керала в Індії. 70 000 осіб живуть на вузькій прибережній зоні завдовжки 55 км, піски якої багаті на торій. їх доза - 380 мбер/рік, для деяких ділянок - 870 мбер/рік.
Райони з підвищеним рівнем земної радіації є практично в усіх країнах. В Україні це м. Хмельник "Вінницької області, Житомирська, Кірово-градська області; в Грузії - м. Боржомі.
Істотно велику дозу людина отримує від РР, які потрапили в організм з їжею, водою, повітрям. Близько 18 мбер/рік отримуємо за рахунок ізотопів калію-40, який надходить в організм разом з іншими нерадіоактивними ізотопами калію, радію, по-
трібними для життєдіяльності. З рибою та іншими морськими продуктами в організм потрапляють радіонукліди свинець-210 та полоній-210. Полоній-210 потрапляє також з м'ясом, чаєм, рослинною їжею. Найбільшу радіоактивність серед рослинних продуктів мають горох, жито, пшениця, картопля, огірки. Яловичина майже в 3 рази радіоактивніша, ніж свинина.
У цілому за рахунок внутрішнього опромінення людина отримує близько 40 мбер за рік.
Радіаційний фон, утворений космічним промінням та сонячною радіацією, залежить від висоти проживає людини. Люди, які живуть на рівні моря, отримують сумарну дозу близько 10 мбер за рік. На висоті 2 000 м ця величина у декілька разів більша. На висоті 12 000 м (максимальна висота польотів пасажирських літаків) рівень фону збільшується в 25 разів. Найбільшому опроміненню підлягають космонавти. На висоті 200-400 км космонавт за рік може отримати 10—15 бер. Рекордну дозу, 16 бер, отримали американські астронавти під час 84-добового польоту на орбітальній станції «Скайлеб» при висоті польоту 433 км.
Сумарна доза, отримана в середньому людиною за рахунок природного радіаційного фону, становить 115 мбер/рік (земні джерела радіації— 45, внутрішні опромінення природного походження — 40, космічний фон — ЗО).
Техногенний фон від природних радіонуклідів формується за рахунок випромінювань будівельних матеріалів, природного газу, води, спалювання вугілля та від інших джерел. Цей фон здійснюється випромінюванням РР, які містяться складі каміння, бетону, інших будівельних матеріалів (особливо шифер) -уран, торій та інші. Чим товстіші кам'яні стіни, тим надійніше вони захищають від зовнішніх випромінювань, але водночас вони формують істотно більшу дозу за рахунок власних випромінювань.
Зовсім недавно вчені виявили, що найвагомішим джерелом радіації є невидимий, без смаку і запаху важкий газ (в 7,5 разу важчий за повітря) - радон. У природі радон зустрічається у вигляді двох ізотопів: радон-222 - продукт розпаду урану-238, та радон - 220 - продукт розпаду торію-232. Радон випромінюється усіма будівельними матеріалами і грунтом (60 кБк/добу), природним газом, який використовується в побутових приміщеннях (З кБк/добу), водою з підземних джерел (4 кБк/добу). Радон кон-
центрується в повітрі житлових приміщень, коли вони ізольовані від зовнішнього середовища (зачинені вікна та кватирки). Найбільша концентрація радону - у ванній кімнаті та кухні. Сумарна еквівалентна доза, отримана людиною за рахунок випромінювання радону, за розрахунками вчених, становить близько 100 мбер/рік.
Джерелами радіації техногенного походження є також вугілля, мінеральні добрива. При спалюванні вугілля утворюється зольний пил, який викидають труби електростанцій, котелень, пічні труби будинків. Теплові електростанції формують радіаційний фон, який у 100 разів перевищує фон атомних електростанцій.
Серед мінеральних добрив найрадіоактивніші фосфати. Радіоізотопи потрапляють всередину людини з рослинною та молочною їжею, з м'ясом.
У цілому техногенний фон від природних радіонуклідів формує еквівалентну дозу 105 мбер/рік.
Останнім десятиріччям людина створила декілька видів штучних джерел іонізуючих випромінювань. Це різні радіоапарати (телевізійні та дисплейні екрани), світлові циферблати, пристрої, де використовуються радіоактивні елементи.
Сумарна доза від техногенного фону джерел, створених людиною, оцінюється у 60 мбер/рік.
Медичний фон формується апаратами, які використовують як для діагностики, так й для лікування. Одним із найпоширеніших апаратів - джерел іонізуючих випромінювань є рентгенівський апарат. За деякими даними, під час флюорографії грудної клітки людина отримує дозу 0,37 бер, рентгенографія зубів -З бер, рентгенографія шлунка - 30 бер. Значно поширені методи діагностики з використанням радіоактивних ізотопів. Індивідуальні дози, отримані різними людьми, варіюються від нуля до дуже великих доз (у пацієнтів, які лікуються від раку).
Німецькі вчені вважають, що медична доза радіації не повинна перевищувати 170 мбер. В теперішній час у розвинених країнах вона коливається від 75 до 120 мбер, становлячи в середньому 50 мбер. Для наших умов при відносно низькій якості рентгенівських апаратів, недбалому поводженні з ними та при недостатній кваліфікації медичного персоналу можна припустити, що еквівалентна доза медичного фону становить 120 мбер/рік.
Глобальний радіаційний фон від випробувань ядерної зброї, який утворюється від випадання радіоактивних опадів, був максимальним в період з 1954 по 1978 pp. (максимальна кількість випробувань була проведена а в 1954-1958 pp. та в 1961 — 1963 pp.). В той час різко зріс вміст в харчових продуктах строн-цію-90, цезію-137. Після припинення випробувальних вибухів в атмосфері (останнє випробування проведене у 1980 році) глобальний радіаційний фон ядерних вибухів істотно зменшився й становить тепер 2—5 мбер/рік, а згідно з деякими даними — 5— 30 мбер/рік. Атомна енергетика, інші ядерні реактори при нормальній експлуатації, урановидобувната переробна промисловість збільшують глобальний фон незначно. Це збільшення становить за деякими даними 0,1 мбер/рік; за іншими - 5 мбер/рік у найближчому майбутньому.
Можна вважати, що глобальний радіаційний фон від ядерних вибухів, атомної промисловості складає 5 мбер/рік.
Таким чином, сумарна еквівалентна доза від усіх джерел радіації для людини у середньому становить 405 мбер/рік (природний радіаційний фон - 115 мбер: 45 - мбер зовнішнє, 40 — мбер внутрішнє опромінення, 30 мбер — космічне проміння та сонячна радіація; техногенний фон — 165 мбер, із них від природних джерел - 105 мбер та від штучних джерел - 60 мбер; медичний фон -120 мбер; глобальний фон ядерних випробувань та атомної енергетики — 5 мбер. Ця величина змінюється в межах 300—600 мбер.
Потрібно підкреслити, що техногенна діяльність людини збільшила еквівалентну дозу майже вдвічі.
Більшість вчених вважають, шо збільшення щорічної дози до 500 мбер/рік може створити великі проблеми для майбутніх поколінь людства.
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 504 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!