Оценка количества топлива и радиоактивности выброшенных во время аварии из реактора 4-го блока и оставшихся внутри "Укрытия"

Вид материала

Подобный материал:

Оценка количества топлива и радиоактивности выброшенных во время аварии из реактора 4-го блока и оставшихся внутри "Укрытия".

(по «Отчету о состоянии безопасности объекта «Укрытие», 2002 год)

26 апреля 1986 года в 1 час 23 мин. 49 сек. по московскому времени на 4-ом энергоблоке Чернобыльской АЭС произошла крупнейшая за историю атомной энергетики авария, в результате которой была полностью разрушена активная зона реактора и повреждено большинство несущих конструкций реакторной части энергоблока.

Наиболее тяжкие последствия аварии связаны с выбросом из разрушенного реактора миллионов кюри радиоактивных веществ, загрязнением огромных территорий и, как следствие, изъятием их из хозяйственного оборота, необходимостью отселения людей или осуществленияжесткого контроля безопасности их проживания.

Оценка общего количества ядерного топлива в объекте "Укрытие" была сделана на основании исследований по выпадениям радиоактивности на территории СССР и зарубежных стран. Было установлено, что выброс радионуклидов из поврежденного реактора имел две компоненты. Одну, содержащую летучие радиоактивные вещества, которые выносились аэрозолями (летучая фракция). И другую, в которой радионуклиды с относительно высокой температурой кипения вылетали также в виде аэрозолей, но не независимо, а в составе урановой матрицы (топливные частицы). К первой относились такие биологически опасные радионуклиды, как йод, цезий-137, цезий-134 и др. Ко второй - стронций-90, изотопы плутония и др.

К осени 1986г. измерения, проведенные "Курчатовским институтом", рядом НИИ, службами Госкомгидромета и военными организациями позволили оценить выброс топливной компоненты. Он оказался равным (3  1.5)% от всего топлива, находившегося в активной зоне перед аварией [USSR State Committee on the Utilization of Atomic Energy "The Accident at the Chernobyl NPP and its Consequences" IAEA Post Accident Review Meeting, Vienna, 25-29 August 1986.]. На рисунке 1.1 приведена таблица, иллюстрирующая распределение топливной компоненты, полученное в результате этих первоначальных оценок.

Рис.1.1. Первоначальные оценки распределения топлива после аварии 4-го блока. На карте - распространение радиоактивного облака с 27 апреля по 2 мая 1986г.

В 1987-1989гг. в результате работ по анализу значительного количества проб было подтверждено, что выброс топливных частиц мал (< 4%) [Borovoi А.А., "Fission product and transuranic release during Chernobyl accident." materials of International Conference "The fission of nuclei - 50 years", Leningrad 1989.].

Оценки величины загрязнений в Зоне приводятся в обзоре [Казаков С.В., Берчий В.И., "Экологическое состояние зоны отчуждения", доклад на заседании НТС при Администрации зоны отчуждения, Чернобыль, 1994г.].

Они составляют:

- 4.810¹⁵ Бк цезия-137 (1.7% от накопленного перед аварией);

3.710¹⁵ Бк стронция-90 (1.6%);
3.310¹³ Бк плутония 239 и плутония 240 или (1.4%)

Однако, последние очень тщательные исследования, проведенные группой В.А. Кашпарова, показали, что использовавшиеся  10 лет данные содержания стронция в Зоне завышены [Кашпаров В.А., «Загрязнение ⁹⁰Sr территории зоны отчуждения», «Бюллетень экологического состояния зоны отчуждения…»,Чернобыль, Интеринформ, август 1998г., №12, с. 41-43.]: «Общий запас ⁹⁰Sr, полученный при детальном интегрировании карты загрязнения, на поверхности почвы 30-км зоны Украины составил около 1000 ТБк (10¹⁵ Бк) на 1997 год, что соответствует 0.4-0.5% от его наработки в четвертом блоке Чернобыльской АЭС. Общепринятый же до этого запас радиостронция оценивался в 3000 ТБк. Таким образом, до получения детальной карты загрязнения территории радиостронцием его запас в ближней зоне завышался в среднем в 3 раза и, как следствие этого, завышалась величина выброса радионуклидов топливной компоненты радиоактивных выпадений (включая трансурановые элементы) во время самой аварии».

Таким образом, оценки количества выброшенного из 4-го блока и оставшегося в «Укрытии» топлива пересматриваются в пользу последнего.

В настоящее время можно считать установленным, что с вероятностью 0.63, внутри объекта “Укрытие”, закрывшего 4-ый блок, осталось более 95% ядерного топлива от начальной загрузки.

Опасность выброшенного топлива максимальна на территории вокруг разрушенного реактора. Именно здесь высокая плотность загрязнений. Она уменьшается с расстоянием и за границами 30-ти километровой зоны уже не представляет опасности для населения.

Как говорилось выше, цезий выносился из реактора сорбируясь на легких аэрозолях, поднимающихся на значительную высоту с потоком теплого воздуха. “Радиоактивные облака” удалялись на большое расстояние от Чернобыля и там, с выпадением дождя или из-за сложного характера воздушных течений, загрязняли территорию.

Такие загрязнения обусловили огромные масштабы аварии и явились причиной трагедии для многих сотен тысяч людей на Украине, Белоруссии и России.

Пока продолжалась активная стадия аварии, и картина выпадений еще не сложилась, трудно было установить характер цезиевых загрязнений. Но уже в начале мая 1986г. стали поступать сообщения о том, что эти загрязнения имеют пятнистый характер.

Скоро стало ясно, что площади радиоактивного загрязнения ¹³⁷Сs - огромны. Это можно видеть из таблицы 1.1. (площади приведены в км², данные 1990г.). Сейчас общая площадь загрязнений с плотностью от 1 до 5 Ки/км²оценивается в  150000 км². Значительная активность была выброшена и за границы страны.

Что касается полного выброса радионуклидов цезия, то в докладе советской делегации в Вене [USSR State Committee on the Utilization of Atomic Energy "The Accident at the Chernobyl NPP and its Consequences" IAEA Post Accident Review Meeting, Vienna, 25-29 August 1986.] приводились следующие цифры:

- ¹³⁷Cs - (13  7)% от накопленного количества;

- ¹³⁴Сs - (10  5)%.

Таблица 1.1. Данные по загрязнениям цезием-137 для трех республик СССР.

Республика	 40 Ки/км²	(15 - 40) Ки/км²	(5 - 15) Ки/ км²
Россия	310	2130	5450
Беларусь	2150	4210	10170
Украина	640	820	1990
Всего	3100	7160	17610

Эта оценка была сделана тогда, когда данных аэро-гамма - съемок и других видов исследований было еще не достаточно.

Впоследствии первоначальные цифры подверглись сильному изменению.

Существует значительное количество работ, в которых обсуждается вопрос о выбросе цезия и других летучих компонент.

В 1995г. на конференции "Радиоэкологические, медицинские и социально-экономические последствия аварии на Чернобыльской АЭС, реабилитация территорий и населения" [Израэль Ю.А. (совместно со Стукиным Е.Д., Назаровым И.М., Фридманом А.Д.), "Радиационное загрязнение природных сред после Чернобыльской аварии. Основные этапы исследований". "Радиоэкологические, медицинские и социально-экономические последствия аварии на Чернобыльской АЭС. Реабилитация территорий и населения." 21-25 мая 1995г., Тезисы докладов, Москва, 1995г., стр. 15-17.] в докладе, сделанным Ю.А. Израэлем, были подведены итоги многолетних исследований. В нем говорилось: "Общее количество цезия -137, выявленного на ближнем следе, составило 0.28 МКи на европейской территории СССР, за пределами ближнего следа - 0.9 МКи, на территории всей Европы, включая СССР, - 2.4МКи."

Для работы [«Состояние безопасности объекта “Укрытие” Чернобыльской АЭС», Подпроект №3, “Ядерное топливо и радиоактивные отходы”, по специальному соглашению IPSN и GRS с РНЦ «Курчатовский институт» от 23 апреля 1998г., «Рабочий отчет за 1-й шести месячный период», отв. исполнитель Боровой А.А., Москва, 1998г., 26с.] с помощью интегрирования данных по имеющимся картам загрязненных районов для выпадений ¹³⁷Cs было получено значение - (2.5  0.7) МКи.

Оценки, сделанные по поручению МАГАТЭ группой экспертов в 1996г. дали следующие цифры по выбросу [Devel l., Guntay S., Powers D.A., “The Chernobyl reactor accident source term”, OCDE/GD (96)12, 1996, Paris, 29p.]: для ¹³⁷Cs и ¹³⁴Сs выброс за пределы пространства позже ограниченного объектом “Укрытие” составил (33  10)% от накопленного в активной зоне перед аварией количества. Для ¹³⁷Cs это - (2.3  07) МКи.

Это же значение приводится в обзоре 2001г. ([А.А. Боровой, А.Ю. Гагаринский, "Выброс радионуклидов из разрушенного блока Чернобыльской АЭС", "Атомная энергия" т90, вып.2, 2001г., с.137-145.]). Оценка выброса йода имеет крайне плохую точность, рекомендуемое значение - (50-60)% ([там же]).

Таблица 1.2. Полная активность и тепловыделение топлива 4-го блока ЧАЭС внутри объекта "Укрытие" в зависимости от времени, прошедшего после аварии. (C учетом выброса во время активной стадии)

Время после аварии, годы	Тепловыделение кВт/т	Активность, Бк
4	0.610	1.6510¹⁸
5	0.483	1.2910¹⁸
7	0.372	1.1010¹⁸
10	0.328	0.86810¹⁸
14	0.296	0.75710¹⁸
18	0.272	0.66010¹⁸
24	0.238	0.56410¹⁸
30	0.213	0.46610¹⁸
40	0.176	0.37310¹⁸
50	0.147	0.29310¹⁸
70	0.107	0.18410¹⁸
100	0.071	0.09310¹⁸

Начальник информационного отдела ГСП «Чернобыльская АЭС»

Руденко М.Ф.

Blog

Оценка количества топлива и радиоактивности выброшенных во время аварии из реактора 4-го блока и оставшихся внутри "Укрытия"