Что такое барьер для обеспечения безопасности населения и окружающей среды
Обновлено: 17.05.2024
Статья 3. Основные понятия, используемые в настоящем Федеральном законе
1. В настоящем Федеральном законе используются следующие основные понятия:
1) накопленные радиоактивные отходы - радиоактивные отходы, образовавшиеся до дня вступления в силу настоящего Федерального закона и внесенные в реестр радиоактивных отходов в порядке, установленном настоящим Федеральным законом;
2) обращение с радиоактивными отходами - деятельность по сбору, сортировке, переработке, кондиционированию, перевозке, хранению и захоронению радиоактивных отходов;
3) отработавший закрытый источник ионизирующего излучения - источник ионизирующего излучения, который не подлежит дальнейшему использованию и устройство которого исключает поступление содержащихся в нем радиоактивных веществ в окружающую среду;
4) критерии приемлемости радиоактивных отходов для их захоронения (далее также - критерии приемлемости) - требования к физико-химическим свойствам радиоактивных отходов и упаковкам радиоактивных отходов, установленные в целях безопасного захоронения радиоактивных отходов и обязательные для исполнения;
5) переработка радиоактивных отходов - технологические операции, выполняемые в целях изменения физической формы, агрегатного состояния и (или) физико-химических свойств радиоактивных отходов для их последующего кондиционирования;
6) кондиционирование радиоактивных отходов - технологические операции по приведению радиоактивных отходов в физическую форму и состояние, пригодные для их захоронения и соответствующие критериям приемлемости;
7) промежуточное хранение радиоактивных отходов - хранение не приведенных в соответствие с критериями приемлемости радиоактивных отходов;
8) захоронение радиоактивных отходов (далее также - захоронение) - безопасное размещение радиоактивных отходов в пункте захоронения радиоактивных отходов без намерения их последующего извлечения;
9) барьер для обеспечения безопасности населения и окружающей среды (далее - барьер для обеспечения безопасности) - упаковка радиоактивных отходов, инженерная конструкция пункта хранения радиоактивных отходов и их отдельные части или элемент природного геологического образования, препятствующие распространению радионуклидов и (или) ионизирующего излучения в окружающую среду;
10) пункт долговременного хранения радиоактивных отходов - пункт хранения радиоактивных отходов, срок эксплуатации которого определен проектом, но порядок вывода из эксплуатации и меры по выводу из эксплуатации которого не предусмотрены;
11) пункт временного хранения радиоактивных отходов - пункт хранения удаляемых радиоактивных отходов, проектом которого определен срок его эксплуатации и предусмотрены порядок вывода из эксплуатации и меры по выводу его из эксплуатации;
12) пункт захоронения радиоактивных отходов - пункт хранения радиоактивных отходов, предназначенный для размещения радиоактивных отходов без намерения их последующего извлечения и обеспечивающий радиационную безопасность работников такого пункта, населения и окружающей среды в течение периода потенциальной опасности радиоактивных отходов;
13) пункт приповерхностного захоронения радиоактивных отходов - пункт захоронения радиоактивных отходов, включающий в себя сооружение, размещенное на одном уровне с поверхностью земли или на глубине до ста метров от поверхности земли;
14) пункт глубинного захоронения радиоактивных отходов - пункт захоронения радиоактивных отходов, включающий в себя сооружение, размещенное на глубине более ста метров от поверхности земли;
15) пункт размещения особых радиоактивных отходов - природный объект или объект техногенного происхождения, содержащие особые радиоактивные отходы, не изолированные от окружающей среды, либо объект, содержащий особые радиоактивные отходы, срок изоляции которых от окружающей среды не установлен;
16) пункт консервации особых радиоактивных отходов - природный объект или объект техногенного происхождения, в которых содержатся особые радиоактивные отходы, имеются барьеры для обеспечения безопасности, изолирующие радиоактивные отходы от окружающей среды в течение определенного соответствующим проектом срока эксплуатации указанных объектов;
17) вывод из эксплуатации пункта хранения радиоактивных отходов - деятельность, которая осуществляется после удаления радиоактивных отходов из пункта их хранения и направлена на приведение его в состояние, исключающее дальнейшее использование этого пункта для хранения радиоактивных отходов и обеспечивающее безопасность населения и окружающей среды;
18) закрытие пункта захоронения радиоактивных отходов - деятельность по приведению пункта захоронения радиоактивных отходов в состояние, обеспечивающее безопасность населения и окружающей среды в течение периода потенциальной опасности размещенных в нем радиоактивных отходов, которая осуществляется после завершения технологических операций по размещению в нем радиоактивных отходов;
19) перевод пункта размещения особых радиоактивных отходов в пункт консервации особых радиоактивных отходов - изменение статуса пункта хранения радиоактивных отходов, связанное с завершением операций по созданию в пункте размещения особых радиоактивных отходов барьеров для обеспечения безопасности, предусмотренных соответствующим проектом;
20) перевод пункта консервации особых радиоактивных отходов в пункт захоронения радиоактивных отходов - изменение статуса пункта консервации особых радиоактивных отходов, допускаемое в случае наличия в таком пункте барьеров для обеспечения безопасности, изолирующих радиоактивные отходы от окружающей среды в течение периода их потенциальной опасности;
21) период потенциальной опасности радиоактивных отходов - срок, в течение которого уровни радиоактивности радиоактивных отходов снижаются до показателей, при которых не требуется радиационный контроль;
22) специализированная организация по обращению с радиоактивными отходами (далее - специализированная организация) - юридическое лицо, выполняющее работы и предоставляющее услуги по сбору, сортировке, переработке, кондиционированию, перевозке, хранению радиоактивных отходов, эксплуатации, выводу из эксплуатации или закрытию пунктов хранения радиоактивных отходов;
23) национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами (далее также - национальный оператор) - юридическое лицо, уполномоченное в соответствии с настоящим Федеральным законом осуществлять деятельность по захоронению радиоактивных отходов и иные виды деятельности по обращению с радиоактивными отходами;
24) реестр радиоактивных отходов - систематизированный свод документированных сведений о радиоактивных отходах, полученных в результате первичной регистрации радиоактивных отходов и мест их размещения, а также о радиоактивных отходах, переданных национальному оператору;
25) кадастр пунктов хранения радиоактивных отходов - систематизированный свод документированных сведений о пунктах хранения радиоактивных отходов, о субъектах права собственности на такие пункты и о размещенных в таких пунктах радиоактивных отходах;
26) специальный резерв органа государственного управления в области обращения с радиоактивными отходами (далее - специальный резерв) - фонд финансирования расходов на захоронение радиоактивных отходов организации, осуществляющей полномочия и функции органа государственного управления в области обращения с радиоактивными отходами.
2. Понятие "радиоактивные отходы" используется в значении, предусмотренном статьей 3 Федерального закона от 21 ноября 1995 года N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии". В целях настоящего Федерального закона радиоактивными отходами также могут признаваться материалы с повышенным содержанием природных радионуклидов, образовавшиеся при осуществлении не связанных с использованием атомной энергии видов деятельности по добыче и переработке минерального и органического сырья с повышенным содержанием природных радионуклидов, в случае, если эти материалы не подлежат дальнейшему использованию.
3. Понятие "пункт хранения радиоактивных отходов, хранилище радиоактивных отходов" (далее - пункты хранения радиоактивных отходов) используется в значении, предусмотренном статьей 3 Федерального закона от 21 ноября 1995 года N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии". В целях настоящего Федерального закона к пунктам хранения радиоактивных отходов относятся также пункты размещения особых радиоактивных отходов и пункты консервации особых радиоактивных отходов.
Обзор
Биогеохимический круговорот веществ
Автор
Редакторы
Спонсором приза зрительских симпатий выступил медико-генетический центр Genotek.
Прости, Земля!
Мы ведь еще растем.
Своих детей прости за все, за все.
Поверь, Земля, люди найдут пути
Спасти тебя, себя спасти.
Леонид Дербенев. Прости, Земля
Ни перешагнуть, ни перепрыгнуть!
Геохимические барьеры принято разделять по происхождению на три большие группы: природные, техногенные и природно-техногенные (рис. 1). Дальнейшее их разделение основано на формах миграции химических элементов. Существует множество природных и техногенных факторов, приводящих к замедлению миграции элементов и их последующему накоплению [3].
Рисунок 1. Принцип классификации геохимических барьеров
[3], рисунок с изменениями
Весьма наглядным примером техногенного геохимического барьера могут служить плотины и прочие гидротехнические сооружения, созданные для удержания воды в водохранилищах для нужд населения (рис. 3). Результатом строительства подобных комплексов является не только задержание воды в ограниченных пространствах, но и осаждение обломочного материала и накопление определенных химических элементов в пределах территорий, ограниченных плотиной [7].
Рисунок 3. Чиркейская ГЭС (Республика Дагестан, Буйнакский район, река Сулак)
Накапливать в себе химические элементы свойственно также и живым организмам (биогеохимические барьеры). Если изучить элементный состав любого организма, то можно заметить, что определенным видам свойственны определенные химические элементы. Некоторые морские водоросли содержат в себе много йода, что связано с высокой его концентрацией в океане в доступной форме для усвоения [8]. Способность растений накапливать химические элементы (избирательная способность) напрямую зависит от их среды обитания. Свидетельством тому могут быть растения, произраставшие на Земле миллионы лет назад. Каменный уголь образовался из органических остатков растений, которые в процессе своей жизнедеятельности поглощали из атмосферы углекислый газ — являлись биогеохимическими барьерами, накапливающими в своих тканях углерод [9]. Весьма любопытен тот факт, что при использовании угля в качестве горючего топлива, углерод попадает в атмосферу, и поглощается современными растениями спустя миллионы лет после того, как это делали их далекие предки (рис. 4) [10].
Рисунок 4. Круговорот углерода в природе
Отразить и обезвредить!
Рисунок 5. Владимир Иванович Вернадский в 1934 году. Создатель науки биогеохимии.
Мы уже не охотники и собиратели, какими были десятки тысяч лет назад. Человечество с каждым годом потребляет все больше ресурсов и совершенствует способы их добычи, так как добывать их все труднее, а потребность в них быстро растет. По подсчетам известного советского ученого-геохимика Владимира Вернадского (рис. 5), уже в античную эпоху человек добывал и использовал 19 химических элементов, в XVIII веке — 28, в XIX — 50, в начале XX — 60. Если в советское время важнейшей целью развития геохимии были поиски месторождений полезных ископаемых, то в настоящее время с помощью знаний в этой области науки можно ликвидировать последствия эксплуатации старых и современных месторождений.
Ярким доказательством реального применения геохимических барьеров при ликвидации последствий добычи полезных ископаемых может служить опыт российских ученых. В девяностые годы в России ликвидировали огромное количество угольных шахт, что привело к серьезным экологическим проблемам, которые требовали незамедлительного решения. Одним из примеров может служить Кизеловский угольный бассейн (Пермский край), на территории которого добывали каменный уголь около двухсот лет, начиная с конца восемнадцатого века. В 1997 году шахты Кизелбасса были закрыты, что привело к их затоплению грунтовыми водами, так как после окончания эксплуатации шахт остались огромные пустые пространства под землей (рис. 6).
Также имеются экспериментальные данные использования щелочных геохимических барьеров для очистки щелочных сточных вод от фтора (обесфторивание), образовавшихся при сжигании больших объемов угля на угольных электростанциях. А в качестве материала для создания барьера послужили осадочные карбонатные породы [13].
Высокой эффективностью обладают и сорбционные барьеры в виде комплексных экранов, которые могут защищать от загрязнения поверхностные, подземные воды и почвы. Материалами для создания экранов могут служить глины, суглинки и торф — осадочные породы, обладающие низкой пропускной способностью для определенных групп химических элементов. Экраны являются перспективной идеей при локализации существующих загрязнений, проектировании полигонов отходов промышленности, энергетики и твердых коммунальных отходов (рис. 8) [14].
Рисунок 8. Схема захоронения твердых коммунальных отходов (ТКО). Для создания полигонов наиболее перспективными являются территории с небольшой глубиной залегания глин и тяжелых суглинков.
Биотехнологии спешат на помощь!
Рисунок 9. Пример эффективности бактерий-нефтедеструкторов. Слева — опытная колба со штаммами бактерий Acinetobacter. Справа — контрольная колба без бактерий.
Биотехнологии могут служить в качестве биогеохимических барьеров для ликвидации загрязнений почвы ядохимикатами. Одним из таких примеров является перспективный метод использования бактерий актиномицетов для устранения загрязнений почвы некоторыми видами пестицидов, с которыми данные бактерии с легкостью справляются [17]. Как показывают многочисленные наблюдения, биосфера без вмешательства человека способна избавляться от некоторых видов загрязнения с помощью самых разных естественных механизмов. Использование биотехнологий в охране окружающей среды расширяет спектр решаемых проблем, возникающих в результате различных видов человеческой деятельности [18].
Барьер — он и в Африке барьер!
Помимо добычи полезных ископаемых большой вклад в экологическую обстановку современности вносит и сельское хозяйство, которое тоже является не менее важной отраслью экономики. Наиболее значимую и заметную роль в ухудшение состояния окружающей среды вносит растениеводство. Бóльшая часть территории России непригодна для сельского хозяйства, поэтому регионы с благоприятными климатическими условиями испытывают большую антропогенную нагрузку, которая приводит к истощению и загрязнению почв и водных ресурсов [19]. Внесение удобрений, использование ядохимикатов и нарушение целостности почвенных горизонтов (как результат вспашки земли) являются основными причинами негативных экологических последствий сельскохозяйственной деятельности.
Даже в этой отрасли нашлось применение геохимическим барьерам. Уже в советское время проводили исследования их использования. Одним из таких исследований является использование щелочного геохимического барьера для локализации загрязнения почвы медью на территории виноградников Молдавии. В данном регионе созданы благоприятные климатические условия для выращивания винограда и других теплолюбивых культур, поэтому почвы здесь испытывали высокую антропогенную нагрузку. Многие десятилетия в почву виноградников вносили смесь медного купороса с известковым молоком — бордоскую жидкость, которая используется в растениеводстве в качестве фунгицида (вещества для борьбы с грибковыми болезнями растений). Виноградники, по большей части, располагались на склонах, поэтому во время выпадения атмосферных осадков происходил вынос медьсодержащих соединений в реки. Для решения этой проблемы предложили проект по локализации техногенной меди [20]. Идея заключалась в создании щелочного геохимического барьера из карбоната кальция, который должен был предотвратить миграцию меди (рис. 10). В полевых условиях был поставлен эксперимент, в результате которого сделали ров, заполненный отходами камнепильного производства (смесь карбонатных пород с песком) и отобраны образцы почвы для химического анализа. По сценарию эксперимента повторный отбор и анализ проб почвы был проведен через полгода и показал ожидаемый результат. Эффективность метода была бесспорно доказана.
Рисунок 10. Площадка для испытания искусственного щелочного техногенного барьера. а — Начало эксперимента: 1 — медьсодержащие ядохимикаты; 2 — тело барьера (траншея, заполненная известковой крошкой); 3 — места отбора проб. б — Распределение меди на испытательной площадке через полгода после начала эксперимента (в n×10 −3 %): 1 — от 5 до 10; 2 — 5–10; 3 — 10–15; 4 — >15; 5 — тело барьера, 6 — место отбора проб.
[24], рисунок с изменениями
Примерами подобных проектов могут послужить лесополосы многих сельскохозяйственных регионов России, которые призваны бороться с факторами, ограничивающими ведение сельского хозяйства (рис. 12) Проекты по созданию защитных лесонасаждений были задуманы в СССР еще в конце сороковых годов [23]. В ходе проекта было создано несколько крупных лесополос общей протяженностью более 5300 километров. Многие лесонасаждения до сих пор поддерживаются и охраняются государством, а некоторые из них стали ботаническими памятниками природы.
Рисунок 12. Государственная лесозащитная полоса Белая Калитва — Пенза. Имеет протяженность более 700 километров. Состоит из трех полос шириной 60 метров, расстояние между которыми равно 300 метрам [23].
Виды на будущее
Способность человека классифицировать природные явления имеет огромное значение в современной науке, потому что без разделения явлений на различные категории их было бы очень сложно полноценно изучать, находить им применение и использовать на благо человечества. Классификация и дальнейшее изучение геохимических барьеров является показательным примером важности классифицировать явления окружающего мира. Как вы могли убедиться, геохимические барьеры окружают нас повсюду и имеют самые разные масштабы и свойства.
Многие полагают, что научно-технический прогресс привел природу к такому удручающему состоянию, в котором она сейчас находится. Возможно, они правы, но не стоит забывать, что только при помощи научных идей и разработок эти проблемы можно решить и предотвратить их дальнейшее появление. Приводить примеры использования техногенных геохимических барьеров в целях охраны окружающей среды можно очень долго, так как их можно применять практически ко всем видам антропогенных загрязнений. Интересен тот факт, что большинство подобных технологий являются разработками российских ученых. Это связано с тем, что свое становление и развитие геохимия приобрела именно в России еще в начале двадцатого века. В настоящее время в нашей стране существует много научных школ, занимающихся проблемами развития геохимии и использованием ее методов в современном мире.
Принципы глубоко эшелонированной защиты занимают особое место (иногда их называют даже стратегией), поскольку они лежат в основе всей технологии безопасности АЭС. Реализация этих принципов приводит к необходимости построения специальных систем для обеспечения безопасности.
Для компенсации потенциальных ошибок человека или механических отказов реализуется глубоко эшелонированная защита, опирающаяся на уровни защиты и включающая последовательность барьеров на пути выхода радиоактивных веществ в окружающую среду. Эта концепция включает защиту барьеров для предотвращения повреждения станции и самих барьеров, а также дальнейшую защиту населения и окружающей среды от ущерба, если барьеры окажутся не вполне эффективными. Вся деятельность по безопасности осуществляется на основе многократно перекрывающихся мер, чтобы в случае отказа можно было принять компенсирующие или корректирующие меры и предотвратить ущерб для отдельных лиц или населения.
Главной особенностью принципа глубоко эшелонированной защиты является идея многочисленных уровней защиты, включая:
- установление последовательных физических барьеров на пути распространения радиоактивных продуктов в окружающую среду;
- заблаговременное определение технических и административных мероприятий по сохранению целостности и эффективности этих барьеров;
- заблаговременное определение мероприятий по защите персонала, населения и окружающей среды в случае разрушениябарьеров.
Принцип глубоко эшелонированной защиты обеспечивает ограничение в рамках каждого уровня (эшелона) последствий вероятных отказов технических средств и ошибок персонала и гарантирует, что единичный отказ технических средств или ошибка персонала не приведут к опасным последствиям. В случае множественных отказов технических средств и/или ошибок персонала применение этого принципа снижает вероятность отрицательного воздействия радиации на персонал, население и окружающую среду.
В основе данного принципа лежит установление последовательных физических барьеров, обеспечивающих надежное удержание радиоактивных веществ в заданных объемах или границах сооружений АЭС. В предыдущих главах при описании систем многократно упоминались барьеры безопасности, поэтому здесь целесообразно рассмотреть эти понятия более последовательно.
Принцип защиты в глубину (глубокоэшелонированная защита)
Этот принцип занимает особое место среди основных принципов безопасности АЭС. Он предполагает создание ряда последовательных уровней защиты от вероятных от технических средств и ошибок персонала, включая:
– установление последовательных физических барьеров на пути распространен радиоактивных продуктов в окружающую среду;
–готовность к проведению технических и организационных мероприятий по сохранению целостности и эффективности этих барьеров;
–готовность к проведению мероприятий по защите населения и окружающей среды в случае разрушения барьеров.
В основе данного принципа лежит установление ряда последовательных физических барьеров (барьеров безопасности), обеспечивающих надежное удержание радиоактивных веществ в заданных объемах или границах сооружений АЭС (рис. 2.2).
Система барьеров включает в себя:
–Топливную матрицу (топливную таблетку).
–Оболочку тепловыделяющих элементов.
высокопрочной легированной стали. Радиоактивность в помещениях 1—гоконтура в 108
меньше радиоактивности в топливной таблетке.
– Герметичное
ограждение локализующих
безопасности, например, защитную
размещается реактор, оборудование и трубопроводы первого
 |
– Биологическую защиту. Основным материалом биологической защиты служат бетон, вода и серпентиновый песок.
РИС 2.2. ФИЗИЧЕСКИЕ БАРЬЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ НА АЭС С РЕАКТОРОМ ВВЭР-1000
В процессе эксплуатации состояние физических барьеров контролируется прямым методами (например, визуальный контроль тепловыделяющих сборок перед их загрузкой в активную зону) или косвенными методами (например, измерение активности теплоносителя и воздушной среды в объеме защитной оболочки).
Принцип глубокоэшелонированной защиты распространяется не только на элементы, оборудование и инженерно-техническиесистемы, влияющие на безопасность АЭС, но также на деятельность человека (например, на организацию эксплуатации, административный контроль, подготовку и аттестацию персонала).
Система технических и организационных мер должна включать пять глубокоэшелонированной защиты.
| Первым уровнем защиты | является создание условий, предотвращающих нарушения | |
| нормальной эксплуатации. К | ним относятся правильный выбор площадки для, | А |
качественно выполненный проект АЭС на основе консервативного подхода и внутренне
эксплуатационного персонала, формирование культуры безопасности и др.
Вторым уровнем защиты АЭС является предотвращение проектных аварий системами нормальной эксплуатации, а именно: своевременное выявление отклонений от нормальной работы и их устранение, управление при нарушениях.
Третий уровень защиты заключается в предотвращении проектных аварий системами безопасности, а именно предотвращение развития отказов оборудования и ошибок персонала в проектные аварии, а проектных аварий— в запроектные (тяжелые) аварии с применением систем безопасности АЭС, а также ослабление последствий аварий, которые не удалось
| предотвратить, путем | удержания | радиоактивных | веществ | локализующими | система |
| безопасности. |
Четвертым уровнем глубокоэшелонированной защиты АЭС является управление
Прошло меньше 80 лет с момента запуска первого экспериментального ядерного реактора. Однако за это время технологии сильно изменились , и мало кто знает , как на самом деле обеспечивается безопасность современных атомных станций.
Контролируемая ядерная реакция: как регулируется мощность реактора
Физика реактора начинается с цепной реакции деления ядер урана. Деление происходит, когда в тяжелое ядро урана-235, содержащее 92 протона и 143 нейтрона, проникает свободный нейтрон. Он вносит избыток энергии в ранее покоящееся ядро, переводя его в возбужденное энергетическое состояние. Из подобного состояния любая материя стремится как можно скорее выйти. Раскол ядра на части — один из путей возвращения к минимуму энергии. Избыток энергии сбрасывается по нескольким каналам. 80% - это кинетическая энергия осколков, на которые разбилось ядро. Именно эта часть разогревает активную зону ядерного реактора и преобразуется затем в драгоценное электричество.
Оставшаяся часть — это энергия, которую уносит из ядра ионизирующее излучение: гамма-излучение и свободные элементарные частицы. Среди этих частиц присутствуют 2−3 свободных нейтрона, которые инициируют следующие реакции деления. Чтобы цепная реакция не приобрела лавинообразный неуправляемый характер, достаточно лишь регулировать число свободных нейтронов в активной зоне.
Если при чрезвычайной ситуации на станции пропадет электричество, то поглощающие стержни автоматически погрузятся в активную зону. Для этого их подвешивают над реактором и фиксируют электромагнитами. При обесточивании стержни под действием силы тяжести неизменно опустятся в зону, где делится урановое топливо. Воспроизводство нейтронов прекратится, цепная реакция замедлится и остановится.
Кроме внешнего контроля над числом нейтронов конструкция активной зоны ВВЭР — наиболее распространенного типа энергетических реакторов — предусматривает так называемое саморегулирование. Если количество нейтронов возрастает, число реакций деления увеличивается. Закономерно растет общая температура топлива и конструкционных материалов активной зоны. Вслед за ней увеличивается температура теплоносителя — воды, что ведет к изменению ее плотности. Вода с пониженной плотностью лучше поглощает нейтроны, и количество реакций деления уменьшается. Данный эффект, который называется отрицательной обратной связью, возникает благодаря комплексным изменениям нейтронно-физических характеристик активной зоны, просчитанных и подобранных на этапе разработки реактора.
Естественный фон: как защитить персонал станции и окружающую среду
Первым барьером служит сама топливная таблетка — спрессованный в характерную форму твердый диоксид урана. Таблетки перед сборкой в тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) спекаются при температуре 1650 °C, после чего они приобретают керамические свойства и задерживают некоторые нуклиды. Радионуклиды и частицы распада, которые проходят первый барьер, сталкиваются со вторым — оболочкой ТВЭЛ. Оболочку изготавливают из сплавов циркония ядерной чистоты, практически лишенного примесей, как правило, с небольшой добавкой ниобия. Чистота сплава обеспечивает повышенную коррозионную стойкость циркония. В нормальных режимах эксплуатации (без разгерметизации ТВЭЛ) все продукты деления остаются внутри ТВЭЛ.
Третий и четвертый барьеры призваны окончательно запечатать нуклиды и частицы внутри реактора и не дать им ни единого шанса вырваться наружу. Корпус реактора толщиной 20 см и первый контур с теплоносителем, доставляющим тепло из активной зоны к парогенератору, — это третий защитный барьер. Четвертым является так называемый контейнмент — внешняя герметичная оболочка активной зоны, выполненная из железобетона. Толщина стенки контейнмента — 1 м: это надежная защита от возможного выхода радиоактивных веществ (или материалов) в окружающую среду даже в случае серьезной аварии.
Защита от внешних угроз
Контейнмент не просто толстый слой бетона, который защищает окружающую среду от радиации из чрева реактора. Внутри бетонной толщи натянуты металлические тросы, которые придают конструкции дополнительную монолитность и повышают ее устойчивость. Контейнмент спроектирован и построен таким образом, чтобы выдерживать внутреннее и внешнее воздействие огромной силы. Мощный купол гермооболочки настолько плотно прижат к корпусу, что реактору не страшны следующие возможные угрозы:
- ударная волна, создающая давление 30 кПа;
- самолет массой 20 т, падающий со скоростью 200 м/с (720 км/ч);
- ураган и смерч со скоростью ветра до 56 м/с;
- наводнение;
- землетрясение до 8 баллов.
Что означают эти цифры? В быту давление 30 кПа кажется совсем не опасным. Такое давление на пол создает человек массой 65 кг, если стоит на одной босой ноге 40-го размера. Но ударная волна, создающая такое давление в воздухе, разрывает барабанные перепонки человека, выводит из строя самолеты и вертолеты, а в зданиях под действием воздушной волны такой силы разбиваются стекла, ломаются внутренние перегородки, изгибаются алюминиевые панели и начинают разрушаться стены. Толщина стен контейнмента выдержит такую нагрузку.
Ураганный ветер со скоростью выше 50 м/с не только собьет с ног стоящего человека и перевернет легковой автомобиль, если тот движется с большой скоростью. Такой ветер с корнем выворачивает деревья, разбивает окна, сносит крыши домов и создает на море волны высотой с 4−5-этажное здание, но не может разрушить гермооболочку реактора.
Строительство АЭС невозможно без тщательного исследования сейсмической обстановки в регионе расположения будущей станции. Ученые рассчитывают вероятность землетрясения максимум в 8 баллов, при этом выбирают участок, где сила возможного катаклизма наименьшая: на 1−2 балла ниже средней по региону. Вероятность крупного землетрясения не должна превышать показатель 1 раз в 10 тысяч лет. Для этого в расчет включают статистику региона и геологические условия площадки.
На основании прогноза специалисты рассчитывают параметры строительных конструкций, трубопроводов и оборудования. При необходимости оборудование оснащается гидроамортизаторами. В настоящее время все российские АЭС находятся в зонах низкой сейсмоопасности. В европейской части нашей страны на Великорусской плите, где расположено большинство станций, землетрясения — редкость: если они случаются, то с небольшой интенсивностью. Мощные природные катаклизмы в местах, где расположены российские АЭС, попросту невозможны.
Как АЭС защищены от террористических угроз? Все действующие станции охраняются войсками национальной гвардии Российской Федерации — вооруженными и оснащенными спецтехникой профессионалами. Линия охраны каждой АЭС выстроена по всему периметру. Попасть внутрь зданий станции можно только через контрольные пункты, предъявив пропуск с фотографией, который есть в электронной базе сотрудников. Любой нарушитель пропускного режима будет немедленно задержан. Кроме того, на проходной досматривают сумки и пакеты, чтобы исключить пронос (провоз) на территорию АЭС запрещенных предметов (оружие, боеприпасы и пр.). На каждом КПП установлены приборы обнаружения металлических предметов и видеонаблюдение.
Как станции подготовлены к внутренним неполадкам
Контейнмент, кроме защиты окружающей среды от радиации и активной зоны реактора от внешних угроз, обеспечивает также герметичность внутреннего объема ядерного реактора. При проектировании оболочки инженеры рассчитали невозможную гипотетическую ситуацию, когда вся поданная в реактор вода испарится. В этом случае контейнмент выдержит колоссальное давление — до 5 килограммов на квадратный сантиметр.
Давление пара снижается с помощью спринклерной системы (системы разбрызгивания), установленной внутри защитной оболочки под куполом. В случае аварии система активируется, и на активную зону разбрызгивается раствор борной кислоты и других веществ, под действием которых пар быстро конденсируется. За счет конденсации пара давление внутри контейнмента снижается до нормального за считаные секунды.
Кроме спринклерной системы, под куполом реактора устанавливается система удаления водорода. Объем контейнмента довольно большой — 65 000−67 000 м 3 , потому риск скопления в нем водорода взрывоопасной концентрации пренебрежимо мал и без дополнительного оборудования. Рекомбинаторы ставят, чтобы еще больше снизить эту вероятность. Водород не скапливается в замкнутом объеме, и возможность его взрыва практически полностью исключена.
Спринклерная система разбрызгивания борной кислоты дублируется системой аварийного охлаждения активной зоны, которая автоматически активируется в случае максимальной проектной аварии — разрыва первого контура охлаждения реактора. В систему входят емкости с борной кислотой, расположенные над реактором. Бор отлично поглощает нейтроны, а значит, может экстренно погасить цепную реакцию деления ядер урана. Каждая емкость — толстостенный сосуд из двухслойной стали объемом 60 м 3 . Такого количества раствора хватит, чтобы охладить реактор до подключения системы аварийного расхолаживания и охлаждения, которая обеспечивает долговременный отвод тепла при любых аварийных ситуациях, в том числе и при полном обесточивании АЭС.
На дне шахты реактора расположена так называемая ловушка расплава — последний рубеж обороны при аварийных ситуациях. Она включается в работу, если, несмотря на систему отвода тепла, температура в реакторе продолжает расти и доходит до 2500 °C — температуры плавления конструкций. Это может произойти только в самых тяжелых авариях, вероятность которых почти нулевая: шанс примерно такой же, как шанс падения на Землю крупного метеорита, который способен уничтожить все человечество.
Сколько стоит система безопасности АЭС
Средства на обеспечение безопасности расходуются с этапа выбора площадки для строительства до вывода станции из эксплуатации. Огромное внимание этому вопросу уделяется в рамках культуры безопасности, которая действует на всех этапах жизненного цикла АЭС. Важно продумать и создать как активные системы безопасности, требующие участия человека и наличия источника электропитания, так и пассивные — те, что смогут работать без вмешательства человека даже в случае полного обесточивания станции. Соотношение этих систем позволяет максимально исключить человеческий фактор во внештатных ситуациях.
Читайте также: