Ядерный кризис
-
Ядерный обвал
- Серьезная авария на ядерном реакторе, приводящая к повреждению активной зоны.
- Термин «ядерный распад» не определен, но означает случайное расплавление активной зоны.
-
Причины аварии
- Тепло от ядерной реакции не отводится должным образом.
- Потеря теплоносителя, снижение давления или низкий расход теплоносителя.
- Превышение критичности реактора.
-
Последствия аварии
- Повреждение оболочки тепловыделяющего элемента.
- Просачивание радиоактивных материалов в охлаждающую жидкость.
- Взаимодействие топлива и теплоносителя, взрыв водорода или паровой удар.
-
Современные меры безопасности
- Глубокоэшелонированная защита.
- Защитные сооружения из бетона и стали.
-
Типы аварий
- Потеря охлаждающей жидкости.
- Потеря контроля давления.
- Потеря принудительной циркуляции.
-
Легководные реакторы
- Ограничивающая неисправность и отказ системы аварийного охлаждения.
- Шесть стадий между потерей охлаждения и повреждением активной зоны.
-
Примеры аварий
- Авария на Три-Майл-Айленде.
- Инцидент на АЭС «Фукусима».
-
Повышение температуры сердечника
- При температуре выше 1700 К сердечник может расплавиться из-за окисления.
- Расплавленный циркалой и UO2 стекают вниз и замерзают.
-
Перемещение кориума в нижнюю камеру
- В нижней камере может образоваться вода, что может вызвать взрыв пара.
- Неокисленный цирконий может окисляться паром, образуя водород.
-
Взаимодействие топлива и теплоносителя
- Кориум может вызвать резкое повышение давления в нижней камере.
- Это может привести к отказу первичной системы или RPV.
-
Нарушение границы первичного давления
- Паровой взрыв может вызвать выброс мусора в полость под активной зоной.
- Выброс расплава под давлением может привести к прямому нагреву защитной оболочки.
-
Взаимодействие между судном и при серьезной аварии
- Возможны различные режимы нарушения герметичности.
- На российских заводах есть устройство для улавливания керна, но полномасштабных испытаний не проводилось.
- На западных заводах есть герметичные изолирующие помещения с рекомбинаторами водорода и кислорода.
-
Последствия расплавления активной зоны
- Кориум может охладиться и вернуться в твердое состояние при попадании в воду.
- Системы распыления воды и ECCS могут снизить температуру активной зоны.
-
Инцидент на АЭС «Фукусима»
- Активные зоны перегрелись, ядерное топливо расплавилось, защитные оболочки прорваны.
- Водород взорвался, повредив конструкции и оборудование, персонал получил ранения.
- Радионуклиды выбрасывались в атмосферу и океан.
-
Спекулятивные режимы сбоя
- Корпус реактора может внезапно выйти из строя, что приведет к быстрому образованию пара.
- Давление пара может угрожать целостности защитной оболочки.
- Возможны возгорания легковоспламеняющихся веществ.
-
Проблемы с системами аварийного охлаждения
- В 1970 году возникли сомнения в способности систем аварийного охлаждения предотвратить расплавление активной зоны.
- В 1971 году Ральф Лэпп использовал термин «китайский синдром» для описания возможного прогорания защитных конструкций.
-
Типы реакторов и их безопасность
- Реакторы CANDU имеют резервные теплоотводы, предотвращающие расплавление топлива.
- Реакторы с газовым охлаждением устойчивы к авариям с потерей охлаждения.
- Реакторы со свинцовым и свинцово-висмутовым охлаждением используют механизм обратной связи для пассивной безопасности.
-
Экспериментальные и концептуальные проекты
- Конструкции PIUS устойчивы к повреждению активной зоны, но не были построены.
- TRIGA и другие реакторы используют уран-циркониевый гидрид для повышения безопасности.
- Реактор с жидким фторидом тория имеет расплавленную активную зону, что делает его безопасным.
-
Современные жидкометаллические реакторы
- Интегральный реактор на быстрых нейтронах и российские реакторы БН-350, БН-600 и БН-800 используют металлический натрий для высокой теплоемкости.
-
Реакторы, спроектированные Советским Союзом
- РБМК имеют нестабильные системы аварийного охлаждения и не имеют защитных сооружений.
- МКЭР является усовершенствованным вариантом РБМК с улучшенными характеристиками безопасности.
- ВВЭР — легководный реактор под давлением, более стабильный и безопасный, чем РБМК.
-
Конструкция и безопасность ВВЭР
- ВВЭР использует легкую воду в качестве замедлителя, обладает хорошо изученными эксплуатационными характеристиками и отрицательным пустотным коэффициентом реактивности.
- Современные поколения ВВЭР построены в соответствии с западными стандартами в области контрольно-измерительных приборов, систем управления и защитной оболочки.
- Старые модели ВВЭР, такие как ВВЭР-440 V230, вызывают обеспокоенность из-за отсутствия защитной оболочки и ECCS.
-
Проблемы и модернизации
- ВВЭР-440 V230 не имеет защитной оболочки и выдерживает только один разрыв трубы диаметром 4 дюйма.
- Внутренняя часть сосуда высокого давления изготовлена из обычной легированной стали, подверженной коррозии.
- Болгария закрыла модели ВВЭР-440 и ВВЭР-230 после вступления в ЕС, но многие страны поддерживают их, устанавливая ECCS и модернизируя системы управления.
-
Современные стандарты безопасности
- Финляндия построила модели ВВЭР-440 и ВВЭР-213 в соответствии с западными стандартами, установив большую объемную защитную оболочку и системы ECCS.
- Реакторы типа ВВЭР-1000 имеют защитную оболочку западного образца и соответствуют западным стандартам.
-
Последствия ядерного взрыва
- Современные реакторы спроектированы так, чтобы сделать расплавление маловероятным и сдержать его в случае возникновения.
- Расплавление может нанести серьезный ущерб реактору, но не должно привести к значительному выбросу радиоактивности.
-
Конструкция реакторов
- Реакторы с водой под давлением подвержены ядерному расплавлению, но существуют проекты с пассивными элементами безопасности.
- Реакторы с гальваническим слоем и CANDU имеют системы, предотвращающие расплавление.
- Реакторы на жидком топливе могут быть остановлены, что предотвращает дальнейшее деление и отводит тепло.
-
Исторические аварии
- В США и СССР были случаи частичного расплавления активной зоны, включая аварии на реакторах Westinghouse TR-2, EBR-I, «Ферми-1» и SNAP8DR.
- В Японии и других странах также были аварии, включая катастрофу на АЭС «Фукусима-Дайити».
-
Китайский синдром
- Китайский синдром описывает аварию с потерей теплоносителя, приводящую к расплавлению активной зоны и выбросу радиоактивных материалов.
- Термин был введен физиком Ральфом Лэппом в 1971 году для описания возможного прогорания топливных стержней и компонентов активной зоны.
-
Гипотетическая ядерная авария Лэппа
- Эрген Лэпп предложил гипотетическую ядерную аварию, которая была экранизирована как «Китайский синдром» в 1979 году.
- Цитата из фильма вызвала испуг, описывая выброс радиоактивных облаков.
-
Реальная угроза
- Через 12 дней после выхода фильма произошла авария на электростанции Three Mile Island Plant 2 в Пенсильвании.
- Расплавленная активная зона переместилась на 15 миллиметров, но не нарушила защитную оболочку реактора.
-
Чернобыльская катастрофа
- После разрушения реактора жидкая кориевая масса начала просачиваться сквозь бетонный пол.
- Возникло опасение парового взрыва при контакте кориума с водой.
- Трое работников вручную управляли клапанами для осушения бассейна.
- Кориум быстро остыл, образовав керамическую пемзу, которая плавала на поверхности воды.