Авария на АЭС Фукусима-1

Ставропольская государственная медицинская академия

Кафедра безопасности жизнедеятельности и медицины катастроф

 

 

 

Зав. кафедрой: к.м.н. Калоев А.Д.

Преподаватель: к.м.н. Татарова Т.Б.

 

 

 

Реферат на тему:

«Авария на АЭС Фукусима-1»

 

 

 

 

Выполнила: студентка 423 гр.

Батырбекова З.Х

 

 

 

 

Ставрополь, 2012г.

Содержание

 

1. Общие сведения

1.1 Схема принципа действия

1.2 Классификация АЭС

1.2.1 Типы реакторов

1.2.2 Виды отпускаемой энергии

2. АЭС Фукусима -1

2.1 Географическое расположение

2.2 Энергоблоки

2.3 Хроника событий

2.4 Эвакуационные меры

2.5 Пострадавшие

2.6 Оценки тяжести аварии

2.6.1 Альтернативные оценки

2.7 Последствия

Литература

 

 

1.Общие сведения

 

1.1 Схема принципа действия

 

 

На рисунке показана схема работы атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает до кипения воду второго контура. Полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища.

Компенсатор давления представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, которая служит для выравнивания колебаний давления в контуре во время работы реактора, возникающих за счёт теплового расширения теплоносителя. Давление в 1-м контуре может доходить до 160 атмосфер (ВВЭР-1000).

Помимо воды, в различных реакторах в качестве теплоносителя могут применяться также расплавы металлов: натрий, свинец, эвтектический сплав свинца с висмутом и др. Использование жидкометаллических теплоносителей позволяет упростить конструкцию оболочки активной зоны реактора (в отличие от водяного контура, давление в жидкометаллическом контуре не превышает атмосферное), избавиться от компенсатора давления.

Общее количество контуров может меняться для различных реакторов, схема на рисунке приведена для реакторов типа ВВЭР (Водо-Водяной Энергетический Реактор). Реакторы типа РБМК (Реактор Большой Мощности Канального типа) использует один водяной контур, реакторы БН (реактор на Быстрых Нейтронах) — два натриевых и один водяной контуры, перспективные проекты реакторных установок СВБР-100 и БРЕСТ предполагают двухконтурную схему, с тяжелым теплоносителем в первом контуре и водой во втором.

В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара, вместо использования водохранилища вода может охлаждаться в специальных охладительных башнях (градирнях), которые благодаря своим размерам обычно являются самой заметной частью атомной электростанции.

 

1.2 Классификация АЭС

 

1.2.1 Типы реакторов

Реакторы на тепловых нейтронах, использующие специальные замедлители для увеличения вероятности поглощения нейтрона ядрами атомов топлива:

- Реакторы на лёгкой  воде;

- Реакторы на тяжёлой  воде;

- Реакторы на быстрых  нейтронах;

- Субкритические реакторы, использующие внешние источники нейтронов.

 

1.2.2 Виды отпускаемой энергии

Атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки электрической энергии. При этом на многих АЭС есть теплофикационные установки, предназначенные для подогрева сетевой воды, используя тепловые потери станции.

Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию.

 

     2. АЭС Фукусима -1

 

2.1 Географическое расположение

 

Фукусима-1 атомная электростанция, расположенная в городе Окума в уезде Футаба префектуры Фукусима. По состоянию на февраль 2011 года её шесть энергоблоков, мощностью 4,7 ГВт, делали Фукусиму-1 одной из 25 крупнейших атомных электростанций в мире. Фукусима-1 — это первая АЭС, построенная и эксплуатируемая Токийской энергетической компанией (TEPCO). Расположенная в 11,5 км южнее АЭС Фукусима-2 также эксплуатируется компанией TEPCO.

 

2.2 Энергоблоки

 

Реакторные установки для первого, второго и шестого энергоблоков были сооружены американской корпорацией General Electric, для третьего и пятого — Toshiba, для четвёртого — Hitachi. Все шесть реакторов спроектированы в General Electric. Архитектурное проектирование для энергоблоков Дженерал Электрик выполнила компания Ebasco, все строительные конструкции возвела японская строительная компания Kajima.

    Авария на АЭС Фукусима-1 — радиационная авария с широкими последствиями (по заявлению японских официальных лиц — 5-го уровня по шкале INES), произошедшая 11 марта 2011 года в результате сильнейшего землетрясения в Японии и последовавшего за ним цунами.

 

         2.3 Хроника событий

         

      11 марта: в момент землетрясения три работающих энергоблока были остановлены действием системы аварийной защиты, которая сработала в штатном режиме. Однако спустя час было прервано электроснабжение (в том числе и от резервных дизельных электростанций), предположительно из-за последовавшего за землетрясением цунами.

Электроснабжение необходимо для отвода остаточных энерговыделений реакторов, которое, согласно формуле Вэя — Вигнера, впервые секунды составляет около 6,5% от уровня мощности до останова, через час — примерно 1,4%, через год — 0,023%. Сразу после потери резервных дизельных электростанций владелец станции, компания TEPCO, заявила правительству Японии об аварийной ситуации. С этого момента работа на площадке АЭС была сфокусирована на решении проблемы электроснабжения аварийных систем, для чего на станцию решили доставлять мобильные силовые установки для замещения неработающих дизелей.

Без достаточного охлаждения во всех трёх работавших до аварийного останова энергоблоках начал снижаться уровень теплоносителя и стало повышаться давление, создаваемое образующимся паром. Первая серьёзная ситуация возникла на энергоблоке №1. Для недопущения повреждения реактора высоким давлением пар сбрасывали в гермооболочку, в которой давление возросло до 840 кПа при расчётном значении в 400 кПа. Чтобы гермооболочка не разрушилась, пар пришлось сбрасывать в атмосферу, при этом TEPCO и МАГАТЭ заявили, что он будет фильтроваться от радионуклидов. Давление в гермооблочке удалось сбросить, однако при этом в обстройку реакторного отделения проникло большое количество водорода, образовавшегося в результате оголения топлива и окисления циркониевой оболочки тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) паром (пароциркониевая реакция).

12 марта: в 6:36 по UTC на первом энергоблоке АЭС произошёл взрыв, в результате которого обрушилась часть бетонных конструкций. Причина взрыва — образование водорода в результате пароциркониевой реакции при высоких температуре и паросодержании .Корпус реактора не пострадал, была разрушена внешняя оболочка блока из железобетона. Четыре человека, принимавшие участие в работах на станции, получили ранения и были направлены в больницы [10].

Уровень радиации на границе промплощадки станции сразу после взрыва достиг 1015 мкЗв/час, через 4 минуты — 860 мкЗв/час, через 3 часа 22 минуты — 70,5 мкЗв/час.

Во взятых передвижными лабораториями за территорией промплощадки АЭС пробах был обнаружен цезий, что может говорить о негерметичности оболочек некоторых ТВЭЛов, однако количественных данных не было приведено.

В 12:20 стало известно, что Генеральный секретарь правительства Японии подтвердил информацию об утечке радиации. Масштабы утечки не уточнялись.

В 12:41 по UTC Генеральный секретарь кабинета министров Юкио Эдано подтвердил, что при взрыве была разрушена внешняя бетонная стена здания реакторного отделения, а внутренняя стальная герметичная оболочка не была повреждена. Таким образом, по его словам, существенного выброса радиоактивных веществ не произошло. Юкио Эдано также заявил, что с целью охлаждения реактора было принято решение заполнить его гермооболочку морской водой с раствором борной кислоты (в пресс-релизе TEPCO указывается, что подача воды осуществлялась непосредственно в реактор), что займет от пяти до десяти часов. По поводу причин взрыва Юкио Эдано заявил, что по мере падения уровня охлаждающей воды образовывался водород, который, просачиваясь в пространство между бетонной стеной и стальной оболочкой, смешивался с воздухом, что и привело к взрыву.

13 марта: правительство Японии сообщило о сложной ситуации на блоке №3 — вышла из строя система его аварийного охлаждения, которая должна была заработать при снижении уровня теплоносителя ниже определённой уставки. Имелись предварительные данные, что ТВЭЛы по высоте частично находились или находятся выше уровня воды. Существовала угроза взрыва водорода.

Японские официальные лица уведомили МАГАТЭ, что в 9:20 по местному времени начался сброс давления в гермооболочке 3-го блока контролируемым выпуском пара. В дальнейшем из-за отсутствия всех возможностей охлаждения реактора изнутри началась подобная проведённой на первом блоке операция по закачке морской воды для охлаждения реактора.

14 марта: в 11:01 по местному времени произошёл взрыв водорода на третьем энергоблоке станции по тем же причинам, что и на первом. В результате ранения получили 11 человек. Гермооболочка и корпус реактора, по сообщению японских официальных лиц, не были повреждены.

На блоках 1 и 2 начались работы по восстановлению аварийного электроснабжения с помощью мобильных силовых установок. Продолжалась подача морской воды с борной кислотой для охлаждения реакторов блоков 1 и 3.

На блоке 2 отказала система аварийного охлаждения, и TEPCO уведомило о начале такой же аварийной ситуации, как и на блоках 1 и 3.

После отказа системы охлаждения, на блоке 2 началась операция по охлаждению морской водой с борной кислотой, аналогичная проводимой на 1 и 3 блоках. Однако в процессе работ отказал предохранительный клапан сброса пара из реактора, и из-за возросшего давления, подача воды стала невозможной. Активная зона на некоторое время оголилась полностью, часть ТВЭЛов, вероятно, оказались серьёзно повреждены. Однако функции клапана удалось восстановить, что позволило сбросить давление и продолжить охлаждение морской водой.

15 марта: примерно в 6:20 по местному времени произошёл взрыв на втором блоке АЭС [24]. Вероятно, повреждён бак-барботёр (резервуар в виде тора, находящийся на более низкой отметке, чем реактор), предназначенный для конденсации пара, поступающего из реактора в аварийных ситуациях. Давление в барботёре упало в три раза, что говорит о его повреждении. В момент взрыва уровень радиации на промплощадке вырос до 8217 мкЗв/час, но позже снизился на треть. Причиной взрыва, как и в предыдущих случаях, явилось скопление водорода. В результате взрыва, возможно, была нарушена целостность гермооболочки.

Одновременно на блоке 4 произошёл пожар в хранилище отработанного ядерного топлива, радиоактивные вещества, по информации МАГАТЭ, стали поступать в атмосферу. Пожар был потушен в течение 2 часов.

Со станции эвакуирован весь персонал. Вести борьбу с катастрофой остались 50 инженеров.

16 марта: в 5:45 утра по местному времени сотрудниками, пытающимися наладить электроснабжение, было замечено пламя на углу здания энергоблока 4. Спустя 30 минут разведка персоналом не обнаружила признаков возгорания. Подать воду к энергоблоку 4 было невозможно из-за уровня излучения от блока 3.

В 8:34 утра по местному времени от блока 3 стали подниматься клубы белого дыма. Определить причину не удалось из-за отсутствия необходимого персонала и тяжёлой радиационной обстановки. Возможно, на блоке 3 произошло событие аналогичное случившемуся 15 марта на блоке 2, однако шума взрыва замечено не было.

Уровень воды в бассейне выдержки топлива блока 5, упавший до опасных величин, удалось поднять. Планируется подача электропитания от работающего дизеля 6-го блока для решения этой проблемы.

Министр сил самообороны Японии Тосими Китадзава заявил, что планируется сброс воды над энергоблоком 3 с помощью вертолётов. Также готовится заливка блока водой с земли, однако для этого необходимо расчистить завалы возле энергоблока.

17 марта: в 09:48 по местному времени, ввиду угрозы повреждения отработавшего топлива в бассейнах выдержки третьего и четвёртого энергоблоков, началась операция по сбросу морской воды с военных вертолетов CH-47. Таким способом попытались заполнить бассейны. Двумя вертолетами осуществлено по 4 рейса.

Подъезды к энергоблоку 3 удалось расчистить от крупного мусора (последствий цунами). После этого, с 19:05 до 19:45, воду в бассейн выдержки отработавшего топлива 3-го энергоблока безуспешно пытались заливать шесть полицейских грузовиков, экипированных водяными пушками. Им не удалось достать до бассейна. Затем, с 19:45 до 20:09, пять пожарных машин, оснащённых насосами высокого давления, вылили 30 тонн воды в район 3-го блока.

В последние дни штаб по ликвидации аварии столкнулся с чрезвычайно сложной задачей по выбору приоритета работ. Необходимо вести пролив морской водой на блоках 1-4 и периодически сбрасывать из них пар, при этом костяк персонала необходим на блоках 5 и 6 для усилий по сохранению их в нормальном состоянии. Эти задачи решались 50-ю инженерами, оставшимися после эвакуации остального персонала. Их работа осложняется серьёзным ухудшением радиационной обстановки после каждого сброса пара, которое вынуждает людей перемещаться в укрытие. Из-за высокого уровня излучения также затруднён анализ степени возможного повреждения различных функциональных систем. 17 марта количество персонала удалось существенно расширить — на промплощадке присутствуют ещё 130 человек, в том числе солдаты сил самообороны. В дополнение небольшая рабочая бригада пожарных и полицейских участвовала в операции по заливке воды с земли.