10.6. АВАРИИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АТОМНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

При работе реакторов основную опасность представляют продуты деления и активации, накопившиеся в активной зоне. Условием их сохранения внутри твэлов является герметичность твэлов и кожуха и достаточное их охлаждение.

Перегрев топлива и оплавление вещества активной зоны могут произойти лишь в том случае, если поток тепла, выделяемый в процессе ядерной реакции, превысит величину тепла, снимаемого теплоносителем. Теплоноситель в этой зоне переходит в пар, который вместе с облаком газообразных продуктов деления может привести к избыточному давлению и взрыву. Если будет разрушен защитный колпак, то продукты деления и активации вместе с неразделившимся топливом выйдут во внешнюю среду и вызовут загрязнение территории, площадь которой будет зависеть от мощности

242

взрыва и метеорологических условий. В составе радионуклидов при плавлении топлива будут благородные газы (Кr, Хе); галоиды (I, Вr), щелочные металлы (Cs, Rb); редкоземельные элементы (La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu), Y, благородные металлы (Ru, Rh, Pd), а также Mo, Tc, Se, Те, S, Sr, Ba, Cr, Np, Pu.

Несмотря на предпринимаемые меры, число "незапланированных" утечек радионуклидов из объектов атомной промышленности и мест нахождения радиоактивных отходов значительно. По неполным данным число аварий на атомных электростанциях превышает 300 (Анненков, Юдинцева, 1991). Наиболее крупными были аварии на предприятии по производству плутония в Уиндскейле (Великобритания) и на Чернобыльской АЭС (СССР). Авария в Уиндскейле произошла в 1957 г. в результате пожара в активной зоне реактора - горения графита. Было повреждено 150 технологических каналов, что привело к выбросу в атмосферу (в Ки): ¹³¹I - 20 000, ¹³Те - 12 000, ¹³⁷Cs - 600, ⁸⁹Sr - 80, ⁹⁰Sr - 9 (Анненков, Юдинцева, 1991). Радионуклиды рассеялись на большой площади юго-восточной Англии и сопредельных государств (Бельгии, Германии, Голландии, Норвегии, Дании). Основным радиоэкологическим последствием было загрязнение коровьего молока радиоактивным йодом (свыше 0,1 мкКи/л), так как каждая корова поедает траву с большой площади. Запрет на использование этого молока был снят через 6 недель. Другим примером загрязнения среды радионуклидами может служить взрыв емкости с отходами на предприятии "Маяк" в Челябинской области в 1957 г. (так называемый "Кыштымский след"), который произошел в результате реакций радиолиза в жидких отходах и их перегрева за счет радиационного тепловыделения. На площади в 20 000 км² рассеялось 20 млн Ки ⁹⁰Sr.

Последствия аварии на Чернобыльской АЭС

Самая крупная авария атомного реактора произошла 26 апреля 1986 г. на Чернобыльской АЭС. Авария привела к частичному разрушению активной зоны реактора и разрушению системы охлаждения на четвертом блоке. В этих условиях имело место повышенное тепловыделение в шахте реактора как за счет остаточного тепловыделения топлива при распаде продуктов деления, так и в результате различных химических реакций (горение Н₂, окисление графита и циркония и др.). В момент взрыва произошел разогрев топлива до температуры 1600 - 1800 К и выброс диспергированного топлива, графита и продуктов его окисления, обогащенных продуктами деления (ПД), в окружающую среду. Вначале шло выделение преимущественно летучих ПД (изотопов

243

Рис. 10.1. Карта гамма-поля (мР/ч) в первые дни после аварии на ЧАЭС (30 апреля - 7 мая 1986 г.), полученная в результате аэрогаммасъемки (Чернобыль.., 1990)

благородных газов, I, Cs, Те), а затем состав выбросов приблизился к радионуклидному составу в обломках топлива. Результатом аварии было значительное загрязнение окружающей среды, охватившее обширные площади. Выпадения радионуклидов в той или иной степени наблюдались на территории большинства стран Северного полушария (табл. 10.4). Однако максимум загрязнения пришелся на Украину, Белоруссию и Россию (рис. 10.1). Основная полоса загрязрения ("восточный след") протянулась до Урала.

244

Таблица 10.4

Содержание ¹³⁷Cs в выпадениях на территории различных стран после аварии на ЧАЭС
(Чернобыль..., 1990)

До аварии природный гамма-фон в районе Чернобыльской АЭС составлял 0,01 - 0,15 мР/ч, а плотность глобального загрязнения по ¹³⁷Cs соответствовала 0,10 Ки/км² и по ⁹⁰Sr - 0,07 Ки/км². В результате аварии в пределах загрязненной зоны, по данным аэрогаммасъемки, выпало (в МКи): ²³⁹Np - 720, ⁹⁹Mo - 160, ¹³²Те - 73, ¹³¹I - 86, ¹⁴⁰Ва -135, ¹⁴¹Се - 150, ¹⁰³Ru - 130, ⁸⁹Sr -63, ⁹¹Y - 70, ⁹⁵Zr - 130, ⁹⁵Nb - 130, ¹⁴⁴Ce - 90, ¹⁰⁶Ru - 60, ¹²⁵Sb - 4,0, ⁹⁰Sr - 6,0. Загрязненная территория имеет неправильные контуры и неоднородное распределение активности и радионуклидного состава. Например, северная зона обогащена ¹³⁷Cs (+¹³⁴Cs). Это обусловлено как динамикой выбросов, так и метеорологическими условиями, в частности дождями, в момент прохождения радиоактивных облаков. Имеются участки с содержанием изотопов Cs до 20 - 30 Ки/км², в отдельных местах - порядка 80 Ки/км², а Рu - 0,1 - 1,0 Ки/км².

Загрязнение водных экосистем произошло в результате выпадения аэрозолей из струи выброса в первые дни после аварии, а затем за счет смыва дождевыми осадками с загрязненных водосборов. В периоды выпадения осадков и после них концентрация радионуклидов повышалась в 3 - 4 раза. Наиболее загрязненной оказалась вода р. Припять: по окончании аэрозольных выпадений суммарная бета-активность воды снизилась с 10^-7 до 10^-9 - 10^-10 Ки/л (в июле - августе 1986 г.). Концентрация ¹³⁷Cs в

245

Припяти в конце мая 1986 г. составляла 1,1 · 10^-9 Ки/л (глобальный фон - 2 · 10^-10 Ки/л). Содержание ⁹⁰Sr в первые дни после аварии было 4 · 10^-10 Ки/л, в настоящее время оно держится на уровне (3 - 5) · 10^-11 Ки/л. До 70% Sr осаждается на речной взвеси.

В наземных экосистемах в первые два-три месяца после аварии загрязнение было сосредоточено в верхнем 1 - 2-сантиметровом слое подстилки, спада, мха и др. В дальнейшем начала отмечаться миграция в глубь почвенных горизонтов. Влияние загрязнения на растительность проявилось в морфологических изменениях, особенно сильных при дозах 100 - 300 рад. Сосновые леса оказались наиболее чувствительными к радиации. Площадь погибшего лесного массива составила около 400 га (D > 1000 рад). Загрязнение сельскохозяйственных культур вначале было бескорневым (в результате аэрозольных выпадений), а затем как корневым, так и внекорневым (за счет ветрового подъема пыли). Максимальный коэффициент перехода из почвы в растения был отмечен у трав и озимой ржи. В результате загрязнения пастбищ произошло попадание ¹³¹I и ¹³⁷Cs + ¹³⁴Cs в молоко и мясо.

Использованные в разделе данные взяты из публикаций: Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и ее последствиях, подготовленная для МАГАТЭ, 1986; Асмолов и др., 1988; Израэль и др. 1987, 1988; Чернобыль: Радиоактивное загрязнение природных сред, 1990.

246