1631124647-66d575907c0c0646a184b8c463ba4648 (848584), страница 29
Текст из файла (страница 29)
При воздушном взрывеэто все поднимается вверх, рассеивается на большой площади и не идет в сравнение с чернобыльским инцидентом (в реакторе сотни тонн урана). Опаснее комбинированные бомбы,когда термоядерные нейтроны улавливаются оболочкой из урана 238. Здесь получается дополнительная энергия деления ядер оболочки, а осколков могут быть уже тонны, и их хватаетдля интенсивного заражения целой области или небольшой страны.2.9Приложение 2. Ядерные инцидентыЯсно, что полной гарантии от катастрофы на атомной станции дать невозможно.
Вдруг случится землетрясение, или купол разобьет метеорит. А иногда может испортиться любое оборудование. Редкие, но опасные неприятности оценивались с помощью вероятностного анализа.Выходило, что станции должны работать тысячи лет до первой серьезной катастрофы.В теории это звучит хорошо. Но теперь мы знаем, что эти оценки не оправдались. Несколько аварий оказались неожиданно тяжелыми.Browns Ferry. 22 марта 1975 произошел пожар на АЭС Browns Ferry (шт. Алабама). Причиной была свечка, с которой рабочий пытался (по сквозняку) найти дыру в стене, через которуюпроходили связки кабелей.
Вблизи одной из связок поток воздуха направил пламя на пенопластовую затычку, которая тут же вспыхнула. Пламя распространилось по кабелям, от чегоне сработала автоматика тушения пожара.Персонал пытался потушить пожар своими силами. После безуспешных усилий вызвалипожарных и сообщили на пульт управления. Операторы остановили реакторы. Что же до пожарной команды, ее телефон оказался перепутан. Пока нашли правильный телефон и покаприбыли пожарные, огонь разгорелся как следует. Потом оказалось, что нехватает респираторов и что неизвестно, как тушить пожар на атомной станции, да еще среди электропроводки.Глава 2.
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА104Наконец, стали тушить попросту водой, и только через семь часов после возгорания пожарбыл ликвидирован. К счастью, помещение реактора не было затронуто, хотя дальнейшее промедление было уже крайне опасно. Жертв и утечки радиоактивности не было.TMI. Ночью 28 марта 1979 произошла серьезная авария на втором блоке АЭС Three MileIsland возле Гаррисбурга, шт. Пенсильвания. Схема станции показана на рис. 2.531 . Это типичная АЭС с водо-водяным реактором.Рис. 2.5.Перегорел предохранитель, и неожиданно остановились питательные насосы (1 на рис.2.5), гоняющие воду во втором (нерадиоактивном) контуре.
Парогенератор стал перегреваться.На этот случай имелось запасное водоснабжение. Автоматически включились резервные насосы, но вода не пошла. Потом выяснилось, что во время недавних учений по технике безопасности закрыли задвижку на питающей трубе, да так и оставили. Когда наконец это заметили ипустили воду, парогенератор уже высох, перегрелся, и холодная вода вызвала температурныенапряжения, от чего в нем появились трещины.Тем временем активная зона перестала отдавать тепло в парогенератор и также перегрелась.
Автоматика опустила регулирующие стержни и остановила цепную реакцию. Но остаточное тепло продолжало выделяться, давление в реакторе росло. Как положено, открылсяклапан, чтобы стравить избыток давления. И здесь случилась неприятность – клапан не закрылся сам, и давление продолжало падать. Неисправность клапана отобразилась на мнемосхеме реактора.
Но именно это место оказалось закрыто плакатом по технике безопасности,так что операторы не заметили неисправности. Мало того, манометр показывал опасное давление, так как стрелку зашкалило и она так и залипла в этом положении. Тогда операторы31Рисунок и описание аварии взяты из статьи: М.С. Бабаев, И.И. Кузьмин, В.А. Легасов, В.А. Сидоренко. Проблемы безопасности на атомных электростанциях. Природа, 1980, №6, стр. 30–43.2.9. Приложение 2. Ядерные инциденты105выпустили еще часть воды, от чего температура еще повысилась и началась опасная вибрацияглавных насосов первого контура, не приспособленных для перекачки пароводяной смеси.Все еще не понимая, что происходит, операторы выключили насосы. В результате падениядавления и остаточного нагрева в верхней части активной зоны образовался паровой пузырь.В норме оставшаяся в реакторе вода обеспечивает достаточный теплообмен с твэлами за счетестественной конвекции.
Но в пузыре теплоотдача, конечно, гораздо ниже.Только утренняя смена разобралась в ситуации, закрыла клапан, повысила давление иликвидировала газовый пузырь. Своевременное охлаждение локализовало аварию, но частьактивной зоны расплавилась. На полу реакторного зала оказалось ≈ 3000 тонн радиоактивнойводы. Блок вышел из строя навсегда, и только через десять лет стала возможна разборкаактивной зоны с помощью роботов.Заражения местности не произошло (только некоторое количество изотопов благородныхгазов, которые не поглощаются никакими фильтрами, вышло в атмосферу через трубу).
Никаких последствий для персонала, населения и окружающей среды не удалось заметить. Темне менее, имела место некоторая паника в городе, отчасти вызванная изобилием информацииплохого качества.Чернобыльская авария. Реакторы РБМК (большой мощности канальный) развились из реакторов, производящих плутоний. Сначала военные реакторы приспособили для производстваэлектричества, а потом разработали уже гражданские РБМК. Замедление нейтронов происходит в графитовой кладке, пронизанной топливными каналами (которых около 1600). В каналывставлены трубы, по которым циркулирует вода – теплоноситель. Прямо в воду опущены пучки твэлов (тепловыделяющие сборки).
Реактор одноконтурный (полученный пар прямо идетв турбину) и не имеет внешнего прочного корпуса. Предполагалось, что трубы обеспечиваютпрочность, а при повреждении твэла данная труба выключается и производится ремонт.26 апреля 1986 г. произошла самая крупная (пока что) авария. 4 блок АЭС останавливалсяна профилактику, и по этому случаю планировался эксперимент по использованию инерциитурбогенератора после отключения пара для питания аварийных потребностей станции.Вначале предполагалось провести отключение от уровня 1000 МВт (тепловых).
Из-за задержки отключения на несколько часов (до 23.00 25.04) и последующей ошибки операторамощность внезапно упала до 30 МВт, и только к 1.00 25.04 удалось довести мощность до 200МВт. Уместно отметить, что при резком снижении мощности реактор стремится сам выключиться из-за ксенонового отравления.
Один из осколков деления 135 J распадается в 135 Xe, имеющий рекордное сечение поглощения нейтронов (2,7 миллиона барн, то есть порядка квадратадлины волны нейтрона). В норме этот ксенон выжигается нейтронами деления. При падении же мощности нейтронов становится меньше, а запасенный иод продолжает распадаться(характерное время – несколько часов), и концентрация ксенона растет. Из-за этого падаетреактивность, еще сильнее спадает мощность, и такой shut down прогрессирует (говорят, чтореактор проваливается в иодную яму). Для поддержания мощности операторам пришлосьвытащить почти все регулирующие стержни.При этом управляемость реактора резко уменьшилась.
Предусмотрено несколько автоматических блокировок, которые в норме должны были бы остановить реактор. Стремясьпродолжить злосчастный эксперимент, операторы отключили эти блокировки, разумеется,106Глава 2. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВАнарушив все правила и инструкции. На момент начала опыта характерное время реакторауменьшилось до 20 секунд, и приходилось регулировать мощность каждые несколько секундоставшимися 6 стержнями (в норме надо не менее 30).Наконец в 01.23.04 эксперимент начался (был отключен турбогенератор; при этом ещеотключили аварийную защиту по остановке всех генераторов, чтобы иметь возможность повторить эксперимент в случае неудачи). Замедляя вращение, генератор стал давать меньшеэнергии, в том числе на циркуляционные насосы. Меньше стал поток охлаждающей воды, стало быть повысилась ее температура.
Нагрев повысил содержание паровых пузырьков и снизилплотность жидкости.Для дальнейшего важно, что реактор РБМК имеет положительный паровой коэффициентреактивности. Вода в каналах приводит к некоторому поглощению нейтронов. Поэтому, когдапри кипении ее плотность падает из-за пузырей, падает и поглощение, и мощность растет.(В водо-водяном реакторе та же вода служит и замедлителем. Поэтому при ее выкипанииреактор, наоборот, останавливается. В РБМК основной замедлитель – графит, а эффект замедления водой слабее эффекта поглощения).
В результате развился лавинообразный процессроста мощности (примерно до 100 номинальных значений). Давление пара порвало трубы иразрушило корпус (около 01.24.00).В 01.23.40 оператор нажал кнопку аварийной защиты. Стержни пошли вниз, но застрялииз-за тепловых деформаций. Надо добавить, что нижние отрезки стержней не поглощают,но зато вытесняют воду из каналов. Поэтому на начальном этапе движения стержни ещедобавляют реактивности (в норме этот эффект безопасен).Далее начался пожар, потушенный без всяких предосторожностей. Затем реактор засыпали с вертолетов песком, свинцом, доломитом и т.п. Под реактором залили толстую бетоннуюплиту, а вокруг возвели объект «Укрытие».
(Размеры сооружения сопоставимы с пирамидойХеопса). Несколько процентов топлива рассеялось по всей Европе. Поскольку загрузка уранаоколо 200 тонн, радиоактивный выброс гораздо сильнее, чем при взрыве атомной бомбы.Причина катастрофы – недостатки конструкции реактора (отсутствие внутренней стабильности) в сочетании с лихостью персонала и неверной организацией. Добавим, что незадолго дособытия атомные электростанции, как доказавшие свою надежность, из министерства среднего машиностроения были переданы местным энергетикам (в данном случае украинскомуминистерству энергетики).
Это с очевидностью снизило компетентность персонала.ОБЩАЯ ФИЗИКАКурс лекций для ММФА.А. Васильев, А. П. Ершов2 семестрВОЛНЫ. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА.МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА3. ТЕРМОДИНАМИКА16 марта 2007 г.Глава 3ТЕРМОДИНАМИКАМы переходим к молекулярной физике. Есть два основных подхода к изучению большихколлективов молекул – термодинамика и статистика. В данной главе рассматривается термодинамика, предмет которой – самые общие энергетические соотношения,справедливые для любого вещества. Но даже общие теоремы полезно сопровождатьпримерами и иллюстрациями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
