Поиск - новости науки и техники

Стержни надежности. Ученые знают, как обеспечить безопасность ядерной отрасли

07.03.2020

На очередном заседании Президиума РАН научный руководитель Института проблем безопасного развития атомной энергетики (ИБРАЭ РАН) академик Леонид Большов, принимавший участие в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, рассказал о задачах и проблемах в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности и результатах работы своего института.

Доля атомной генерации в мире невелика – всего около 10%. После каждой аварии, происходившей на АЭС, ряд стран отказывался от атомной энергетики. Сегодня действующие АЭС есть в 31 стране. Пять государств строят свои первые АЭС (Бангладеш, Белоруссия, Египет, Турция, ОАЭ), а еще два десятка только планируют начать строительство (Алжир, Вьетнам, Польша, Сирия, Узбекистан, Чили и др.). В ряде развитых стран доля атомной генерации в 3-7 раз выше среднего уровня. А вот в Китае она мала, но планы Поднебесной грандиозны: сегодня там работают 48 блоков, а к 2035 году планируется ввести в эксплуатацию 200. Россия пока имеет всего 38 блоков, включая плавучую атомную теплоэлектростанцию «Академик Ломоносов».

Огромный бензовоз и маленькая рюмка ядерного топлива содержат одинаковую энергию. Сравните: пригонять эшелоны с топливом ежедневно на тепловую станцию и один поезд в год с тремя вагонами на атомную. Горение топлива на АЭС проходит при низких температурах (300-400 оС), и все отходы (продукты деления урана-235 в отличие от азота, серы и других элементов) остаются внутри топлива. Безопасность состоит в том, чтобы ни при горении, ни при дальнейшем обращении с отработавшим топливом не дать им выйти наружу,

– объяснил Леонид Александрович.

Чрезвычайная ситуация на АЭС – самое страшное, что может случиться. Ученый рассказал о трех мировых тяжелых авариях с плавлением активной зоны на коммерческих реакторах.

Первая из них произошла в США на реакторе фирмы Westinghouse в 1979 году. Операторы после ремонта не убрали табличку, которая загораживала показания приборов. Они думали, что клапан открыт, а он был закрыт, и вода в реактор не поступала, он продолжал разогреваться. Так они проплавили больше половины зоны. Продукты деления вышли из топлива, но практически все остались внутри блока. Дозы для населения были в пределах разрешенных уровней, но, по мнению Л.Большова, с испуга часть населения эвакуировали безо всякой нужды. Для Запада эта авария стала серьезным предупреждением: начались масштабные исследования по безопасности, тяжелым авариям – с большими установками, международным сотрудничеством и солидным финансированием. К несчастью, руководство СССР решило, что Союзу такое не угрожает – все советские операторы АЭС – с высшим образованием, они такого не допустят.

К несчастью, руководство СССР решило, что Союзу такое не угрожает – все советские операторы АЭС – с высшим образованием, они такого не допустят.

Расплатой за такой подход стал Чернобыль. Операторы хотели провести запланированный эксперимент, несмотря ни на что, хотя реактор был совершенно к этому не готов, рассказал Л.Большов. Из активной зоны были вытащены почти все стержни управления безопасностью ректором. В этой ситуации и проявились недоработки оборудования и конструкции. Когда, наконец, решили заглушить реактор, сбросив все стержни безопасности в зону, цепная реакция не прекратилась, а, наоборот, разогналась. Произошел взрыв. Верхнюю двухметровую железобетонную плиту подбросило, по определению докладчика, как фанерку. При этом все трубопроводы, проходящие через плиту, оборвались, охлаждение стало невозможным, топливо плавилось, продукты деления выходили в атмосферу. Так были загрязнены три республики СССР и большая часть Европы.

Вместе с тем количество смертей у чернобыльской аварии – 31: 28 погибших из 134 заболевших острой лучевой болезнью и трое – по разным не радиационным причинам во время аварии. По данным Научного комитета ООН по действию атомной радиации, радиационные последствия для населения отсутствуют и являются не «предметом практической медицины», а поводом для исследований. Медицинские последствия на ЧАЭС не столь существенны, как ряд других. Гораздо больший эффект имели переселение людей (106 тысяч человек), нарушение экономической деятельности в близлежащих регионах (ущерб от аварии составил более 150 миллиардов долларов США), объявление на законодательном уровне 8 миллионов человек жертвами Чернобыля,

– отметил докладчик.

После Чернобыля многое в СССР изменилось. Были выполнены серьезные разноплановые работы по повышению безопасности.

Но не все в мире учли этот печальный урок. По словам Леонида Александровича, «японцы прошли мимо нашей аварии». И, в свою очередь, получили «Фукусиму-1», где ущерб составил около 200 миллиардов долларов и продолжает расти.

Японцы решили, что у них замечательные американские реакторы GE, прекрасная электроника, хорошо обученные и очень дисциплинированные операторы, поэтому тяжелых аварий быть не может. Это мы с академиком Н.Пономаревым-Степным и профессором Е.Адамовым слышали лично в 1992 году в Японии в компании TEPCO, которая владеет станцией в Фукусиме. Мы между собой переглянулись и подумали: жизнь, наверное, научит. В результате серии организационных и технических ошибок станция оказалась не готова к работе в экстремальных условиях после землетрясения и цунами большой величины,

– продолжил рассказ Л.Большов.

На трех энергоблоках расплавились зоны, радиоактивность вместе с водородом вышла из оболочек реакторов, случились водородные взрывы, которые и разрушили здания. В атмосферу было выброшено больше радиоактивности, чем в Чернобыле. Но, на счастье, ветер дул в сторону океана, и радиоактивные облака улетели в глубь него, растворившись там бесследно. На сушу попало меньше, чем при чернобыльской аварии.

Массового отселения (около 140 тысяч человек) можно было бы и не проводить. Достаточно было временно эвакуировать на порядок меньше людей. Ни одной жертвы от радиации не зафиксировано (притом что от землетрясения и цунами погибли почти 20 тысяч человек). Анализ показал, что по сравнению с радиационным фактором другие последствия аварии (психологический стресс, нарушение уклада жизни, ограничения в хозяйственной деятельности и связанные материальные потери) нанесли людям гораздо больший урон.

Когда 11 марта 2011 года произошла авария на АЭС «Фукусима-1», ИБРАЭ РАН включился в работу в соответствии с регламентом и в первые часы провел анализ и расчеты по каждому блоку, отметил Л.Большов.

Для нас самым важным был вопрос о загрязнении Приморья, – пояснил академик. – Были проделаны всевозможные расчеты: все блоки взрываются одновременно, ветер дует точно на Владивосток, когда облако доходит до города, проливается сильный дождь – вся радиоактивность осаждается здесь. Даже в таких дурацких условиях дозы для людей минимальны, на здоровье не влияют. Никаких контрмер не нужно, необходима открытая информационная работа с населением.

Рассчитали российские ученые и выпадение радиоактивных осадков в Японии с учетом реальной метеообстановки. Потом, когда японцы открыли данные наземных измерений, а американцы передали данные, полученные с вертолета, стало очевидно, что расчеты верны.

В мире продолжаются исследования водородной безопасности на атомных станциях. Россия участвует в ряде крупномасштабных экспериментов, отрабатывая свои инструменты анализа.

Академик Л.Большов рассказал, из каких организационных и технических факторов складывается безопасность ядерных установок. Ее регулирование проходит на нескольких уровнях. Высший – ратифицированные Россией конвенции о ядерной безопасности и безопасности обращения с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами. Далее – федеральные законы, постановления правительства и федеральные нормы и правила. Надзорный орган контролирует соблюдение законов и правил в своей области. Для атомщиков это Ростехнадзор.

Радиационный контроль и аварийное реагирование сегодня – это высокоорганизованная межведомственная система, которая включает ведомственные и территориальные механизмы радиационного мониторинга, структуры связи. Важная ее особенность – наличие центров научно-технической поддержки с программно-аппаратными средствами для оперативной оценки прогноза ЧС.

Один из центров научно-технической поддержки работает в ИБРАЭ в режиме «7/24». Наша зона ответственности – защита населения и окружающей среды. Мы входим в государственную систему сил и средств, утверждаемую правительством. Кроме кризисного центра концерна «Росэнергоатом» мы поддерживаем все кризисные центры страны в части радиационных событий,

– доложил академик.

3а счет разных федеральных и ведомственных программ за последние годы удалось создать территориальные системы радиационного мониторинга и аварийного реагирования в 29 регионах. Основным средством анализа тяжелых аварий в РФ является расчетный код СОКРАТ, который в ИБРАЭ РАН разработали в широкой кооперации и совершенствуют уже более 20 лет. Сегодня это – один из лучших в мире инструментов анализа – от процессов внутри таблетки топлива до выброса радионуклидов за пределы оболочки.

В России самая крупная установка для исследований по горению и взрыву водорода находится в ОИВТ РАН. В ней можно взрывать до тонны ТНТ, что примерно эквивалентно 30 кг водорода. Большая экспериментальная программа ведется в Снежинске, а ИБРАЭ РАН обеспечивает ее теоретически.

Л.Большов привел множество примеров отечественных достижений в области ядерной безопасности. Так, последние 20 лет в ИБРАЭ РАН разрабатывали методы беспараметрического описания турбулентных течений. Новая разработка – «Виртуально-цифровая АЭС». В этом программно-техническом комплексе объединен опыт ИБРАЭ в разработке кодов с опытом ВНИИАЭС по созданию тренажеров, диагностики и систем управления реальными блоками АЭС. В результате получился цифровой двойник, который не просто отображает геометрию здания и оборудования, но и описывает протекающие на блоке процессы при пуско-наладке, нормальной эксплуатации, тяжелых авариях. Заказчик (концерн «Росэнерго-атом») выразил желание распространить эту разработку на все блоки и использовать ее для проверки новых проектов в кризисном центре. Новое для мировой атомной энергетики проектное направление «Прорыв» предусматривает создание ядерно-энергетических комплексов с АЭС и заводами по фабрикации топлива и его переработке.

Также докладчик представил несколько примеров кодов нового поколения: теплогидравлический код HYDRA/LM, топливный код БЕРКУТ, интегральный код ЕВКЛИД и т. п.

Сегодня коды используются в двух десятках организаций

– похвастался Леонид Александрович.

Президент РАН Александр Сергеев поинтересовался, какие ведутся или предполагаются работы по переработке и обеззараживанию ядерных отходов.

Основные направления деятельности в мире едины: либо захоранивать отработанное ядерное топливо как есть, либо перерабатывать

– ответил Л.Большов.

Ученый сообщил, что ведется разработка стратегического мастер-плана комплексной утилизации атомных подводных лодок на северо-западе РФ и стратегии создания пункта глубинного захоронения РАО. Стратегия предусматривает строительство подземной исследовательской лаборатории, в работах которой принимает участие ряд академических институтов. Только после реализации стратегического плана исследований и при получении положительных результатов будет приниматься решение о создании самого пункта захоронения в Красноярском крае.

Вопросам радиологической защиты населения и персонала АЭС посвятил свое выступление председатель Российской научной комиссии по радиологической защите РАН член-корреспондент РАН Виктор Иванов. Он напомнил, что в 1956 году после испытаний водородной бомбы был создан Научный комитет ООН по действию атомной радиации (НКДАР). На международном уровне проблема радиологической защиты рассматривается тремя авторитетными организациями: НКДАР ООН (принятие заключений), Международная комиссия по радиологической защите (принятие рекомендации), МАГАТЭ (принятие стандартов).

В конце 1950-х годов в ведущих странах мира были созданы национальные комиссии по радиологической защите. В новых стандартах радиационной безопасности МАГАТЭ сформулированы требования: «правительство или регулирующий орган устанавливают или утверждают граничные значения дозы и риска». МКРЗ ввела понятие LAR (lifetime attributable risk) – «пожизненный обусловленный риск потенциальной индукции онкологических заболеваний при радиационном воздействии».

В.Иванов подробно рассказал о системе Автоматизированное рабочее место по оценке индивидуальных рисков (АРМИР), данные которой ежегодно публикуются в годовых отчетах госкорпорации «Росатом». Также ученый призвал коллег усилить публикационную активность на международном уровне.

Почти 400 тысяч тонн в мире, около 20 тысяч у нас – это то, что касается отработанного и облученного ядерного топлива. До 90% в этом топливе – это не то, что надо захоранивать, не то, что надо уничтожать, а топливный потенциал, который можно использовать при замыкании топливного цикла,

– ответил научный руководитель Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники им. Н.А.Доллежаля Евгений Адамов на вопрос главы РАН о том, сколько скопилось в мире ядерных отходов.

Профессор также рассказал о российском проекте «Прорыв», который направлен на отработку технологий замыкания ядерного топливного цикла (ЯТЦ) на основе реакторов на быстрых нейтронах.

В прошлом году руководство «Росатома» обратилось за экспертизой проекта «Прорыв» в РАН. Экспертиза подтвердила уровень проекта как опережающего современные достижения науки и атомной техники и констатировала, что его реализация может обеспечить долгосрочное мировое лидерство РФ.

Производство плотного топлива начнется уже через два года, опытно-демонстрационный реактор на быстрых нейтронах БРЕСТ приступит к работе в 2026 году, а промышленная АЭС с РБН – на рубеже текущего и следующего десятилетий,

– заверил Е.Адамов собравшихся, добавив, что для оптимального решения задач энергетической безопасности он рассчитывает и впредь на тесное взаимодействие с РАН, университетами, Курчатовским институтом.

Академик Николай Пономарев-Степной коснулся темы атомно-водородной энергетики, напомнив о том, что международное научное сообщество пришло к выводу о важности развития этого направления. Ученые считают, что к середине XXI века потребление водорода достигнет показателя 500 миллионов тонн.

А.Сергеев заметил, что в стране было «несколько заходов на водородную энергетику, но потом все это затухало», и поинтересовался, чем РАН может поспособствовать развитию этого направления и не посвятить ли этой теме отдельное заседание президиума?

Бывший вице-президент НИЦ «Курчатовский институт» академик Н.Пономарев-Степной ответил ему, что один из вариантов – использование природного газа в сочетании с энергией АЭС. В КНР, например, это уже пробуют делать.

А.Сергеев поддержал идею провести специальное заседание Президиума РАН для обсуждения темы атомно-водородной энергетики, а также пригласил коллег принять участие в выездном заседании Президиума РАН в Южно-Сахалинске в конце июня.

Президент РАН рассказал, что сейчас на Сахалине – новый губернатор – Валерий Лимаренко, который пришел из «Росатома». Он очень активно занялся вопросом производства водорода на Сахалине.

Мне кажется, что специалисты по атомной энергетике должны присутствовать на этом заседании

– сказал Александр Михайлович. Кроме того, по его словам, скоро будут подписаны соглашения между Сахалинской областью, РЖД и «Росатомом» по строительству первых локомотивов на водородном двигателе для обслуживания железных дорог острова, где, кстати, нет ни одного километра электрифицированных путей.

А академик Владимир Фортов заметил:

Атомная энергетика занимает высокое положение. Ясно, что ее безопасность – важная часть развития отрасли. Этот успешный опыт можно использовать и в других областях.

Андрей СУББОТИН

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2