Типовые и нетиповые нарушения работы на АЭС

По типовым нарушениям нормальной эксплуатации аварии на АЭС подразделяются на проектные, проектные с наибольшими последствиями (нарушение трех барьеров безопасности) и запроектные. При этом под нормальной эксплуатацией АЭС понимается все ее состояние в соответствии с принятой в проекте технологией производства энергии, включая работу на заданных уровнях мощности, процессы пуска и остановки, техническое обслуживание, ремонты, перегрузку ядерного топлива. Причинами проектных аварий, как правило, являются исходные события, связанные с нарушением барьеров безопасности, предусмотренные проектом каждого реактора. Именно в расчете на эти исходные события и строится система безопасности АЭС.

При нарушенных первом и втором барьерах теплоноситель с радиоактивными продуктами деления удерживается от выхода в окружающую среду третьим барьером – защитной оболочкой реактора. Под ней понимается совокупность всех конструкций, систем и устройств, которые должны с высокой степенью надежности обеспечить локализацию выбросов.

При запроектных авариях в случаях нарушения контроля и управления цепной ядерной реакцией могут произойти тепловые и ядерные взрывы. Тепловой может возникнуть тогда, когда вследствие быстрого неуправляемого развития реакции резко нарастает мощность и происходит накопление энергии, приводящей к разрушению реактора с взрывом.
Причиной ядерной аварии может быть не только нарушение теплообмена в активной зоне реактора, но и образование критической массы при перегрузке, транспортировке и хранении ТВЭЛов.

Крупные и сверхкрупные аварии на АЭС. Крупная авария на АЭС предусматривает включение специальной системы безопасности атомной электростанции. Согласно принятой концепции, крупную аварию можно блокировать с помощью автоматически действующей системы безопасности и тем самым предотвратить радиоактивное загрязнение окружающей среды выше допустимых пределов.

Для водо-водяных реакторов крупной аварией является разрыв главного трубопровода системы охлаждения. Такой разрыв прерывает необходимое охлаждение активной зоны реактора, что неизбежно вызывает деформацию, растрескивание и оплавление топливных стержней, сопровождающуюся выходом радиоактивных веществ. Чтобы воспрепятствовать этому, с целью отключения реактора сбрасываются размещенные между ТВЭЛами защитные стержни, а для отвода тепла, образующегося в результате остаточного тепловыделения, вводится в действие аварийная система охлаждения.

Критики атомной энергетики высказывают опасения, что аварийная система охлаждения срабатывает не во всех случаях и даже при удачном блокировании крупной аварии возможен выброс в окружающую среду радиоактивных веществ выше допустимых норм. Самая крупная из возможных и не поддающаяся блокированию авария, при которой дело доходит до спекания активной зоны реактора, называется сверхкрупной аварией. Если в описанном выше случае не включится аварийная система охлаждения, вся активная зона реактора в течение нескольких минут достигнет температуры выше 100 °С и в конечном итоге при 2000-3000 °С топливные стержни сплавятся. Взрыв гремучего газа вследствие высвобождения водорода может повредить защитную оболочку.

В худшем случае по истечении часа весящее несколько сотен тонн сплавившееся ядро может преодолеть все защитные барьеры и погрузиться в грунт. В процессе спекания и погружения в грунт в окружающую среду будет выброшено большое количество радиоактивных веществ. Сверхкрупная авария и ее опустошительные последствия могут быть вызваны разрывом главного трубопровода системы охлаждения с первичным теплоносителем, халатностью персонала, землетрясением, военными действиями или падением самолета на АЭС.