Един от основните притеснения за развитието на ядрената енергия е страхът от ядрена авария. Има пет големи инцидента, за които обществото е чувала, а именно Windscale (1957), Kyshtym (Chelyabinsk) (1957), Three Mile Island (1979), Chernobyl (1986) и Chalk River, въпреки че някои от тях идват от изследователски станции и само два, Чернобил и остров Три мили от търговски реактори.

дошли

Ще разгледаме само две - катастрофата в Челябинск през 1957 г. и катастрофата в Чернобил през 1986 г. - и двете в Русия.

ТАЙНИЯТ ГРАД

В южния Урал, на деветстотин мили източно от Москва на ръба на Сибир се намира Челябинск. Град с около 80 000 души с красиви сгради, проектирани от немски военнопленници и построени от политически затворници през 1945 г. Известен на външния свят като Kyshtym, а на местните селяни просто като The City, именно това беше Гари Пауърс в шпионския самолет U2 изпратен да снима през 1958 г. Това, в което се помещава този град и неговата изследователска станция, Маяк (пощенски квартал Челябинск 65), е руският колега на американския завод за бомби Ханфорд. Именно тук СССР разработи първата си атомна бомба.

Състав на освобождаването от авария

Данните са главно за замърсяването със стронций 90 (90Sr), тъй като това има дълъг период на полуразпад (28 години) и следователно е най-важно при дългосрочното облъчване на живите организми. Властите решиха, че 74 GBqkm -2 е безопасното ограничение за живеене на хората, като фоновата радиация в района преди бедствието е 0,05 GBqkm -2 .
Кроните на дърветата първоначално съдържаха до 90% от отпадъчните вещества, а дозата на височина 1 м над земята в горите беше два до три пъти по-голяма от тази в откритите зони.

Всички части на околната среда бяха засегнати от замърсяването и през първите няколко седмици след инцидента учените измериха увеличаването на бета активността в различни живи същества. Техните резултати са показани по-долу:

Материал Относително увеличение на бета активността
Трева 100 - 2x10 5
Отворени резервоари 1,5 - 2х10 4
Пшеница 25 - 1000
Краве мляко 10 - 2х10 3

През пролетта на 1992 г. екип от програма Channel Equinox посети района, за да направи филм, чието заглавие започва този раздел, здравният физик беше д-р Брайън Ийст, и на него и на репортера Анди Бийч съм благодарен за много полезна информация.

Учените носели тежки ботуши и филмът бил направен, когато на земята имаше сняг. Това ги предпазва от по-голямата част от бета лъчението от стронций 90 и цезий 137.
Разбира се, с течение на времето последиците от бедствието ще стават все по-слаби благодарение на радиоактивния разпад и разпространението на радиоактивния материал по различни начини, включително селското стопанство. Следващата таблица дава действителните и прогнозирани промени през първите седемдесет и пет години след инцидента. Забележете, че за двадесет и пет години общата активност е спаднала до 3% от първоначалната стойност, докато само поради стронций 90 е спаднала само до половината.

ПРОМЯНА В ДЕЙНОСТТА СЛЕД АВАРИЯТА НА МАЯК

Концентрация на радионуклиди (%)
Време след инцидента (години) Плътност на замърсяване при 1m (Rh -1) Сила на изложената гама доза Общо бета Sr 90 Трева Зърно Мляко Листа
0 100 100 150 100 100 100 100
1 34 96 8.7 10 20. 10 3
5 5.7 89 0,33 1 1 1 1
10 4.3 78 0,15 0,4 0.8 0,4 0,75
25 3 52 0,053 0,05 0,3 0,06 0,1
75 0,88 16. 0,017 0,01 0,1 0,01 0,05

ЧЕРНОБИЛСКАТА АВАРИЯ

На 26 април 1986 г. - почти тридесет години след инцидента в Челябинск 65, в Русия се случи поредната ядрена катастрофа. В Чернобил, практически неизвестен тогава ядрен комплекс на югоизток от Киев, реакторът в блок 4 експлодира. До този момент това беше най-тежката ядрена катастрофа в света и за разлика от Челябинск вятърът духаше от югоизток и така падането от реактора се разнесе в голяма част от Западна Европа от Лапландия до Шотландия.

Иронията на този инцидент беше, че инженерите се опитват да направят поредица от проекти, предназначени да подобрят безопасността на реактора!

Те бяха планирали да намалят мощността на реактора от 3200 MW на 700 MW и бяха изключили една турбина и щяха да използват енергията от това, докато тя изтече за захранване на охлаждащите помпи. За съжаление те позволиха нивото на мощността да падне твърде ниско, реакторът в Чернобил беше тип RBMK 1000, който беше проектиран да има минимално натоварване от 300 MW, а всъщност се случи спад от 3200 MW до само 30 MW. При тази мощност реакторът стана нестабилен; в опит да захранват реактора, те изключиха охлаждащата вода и изтеглиха много от управляващите щанги. Минималният брой за този тип реактори беше 47, в разгара на експеримента бяха останали само осем! Тогава реакторът започна да излиза извън контрол и инженерите не можаха да сменят достатъчно бързо управляващите щанги. Едно от подобренията, направени на останалите реактори на площадката след аварията, беше да се намали времето, необходимо за спускане на пръчките в реактора от 18-те секунди на блок 4 до само 2,5 s.

Температурата се вдигна! Водата в реакторната сърцевина на RBMK 1000 също действаше като охлаждаща вода и това започна да кипи. Циркониевите тръби се спукаха и урановото гориво се разпадна. Сега парата е много по-малко ефективна при поглъщането на неутрони от водата - така че по-малко вода и повече пара означават повече неутрони. Повече пара също означаваше по-малко охлаждаща вода, по-малко охлаждаща вода означаваше повече мощност, което означаваше още повече пара и в 01: 23.40 местно време налягането най-накрая достигна критична стойност, мощността се повиши до сто пъти по-безопасното ниво и имаше две експлозии. Първият, дължащ се на пара под високо налягане, издуха капака от 2000 тона стомана и бетон, вторият вероятно беше причинен от запалването на отделения водород. Важно е да се осъзнае, че това не е ядрена експлозия, както при атомна бомба. Това се случи заради парата под високо налягане - по същия начин, по който капакът на чайника може да бъде издухан, ако нещо се заби в чучура!

Графитът в активната зона на реактора се запали и девет тона радиоактивно гориво се изляха в атмосферата. Около един тон падна върху самата площадка, а останалата част беше издухана от вятъра към северозапад в цяла Европа.

Пет години по-късно също стана ясно, че експлозията не само е издухала горната част на реактора, но и е принудила основата му надолу над четири метра. Под силната топлина голяма част от урановото гориво се беше разтопило и се комбинирало с пясъка, използван в защитата на реактора, за да образува силно радиоактивна лава, която течеше в помещенията под пода на реактора. Потокът от лава образува странни форми, едната, известна като „крак на слоновете“, имаше нива на радиация до 10000 R/час на повърхността си три години след експлозията.

Оказа се, че 50% от горивото се превръща в лава.

След това на руснаците беше оставена ужасяващата задача да се опитат да направят повредения реактор безопасен. Хеликоптери прелетяха над горящото ядро, опитвайки се да го бомбардират с абсорбиращ неутрон материал с малък успех, всъщност няколко пилота на хеликоптери по-късно загинаха от получената радиация. Смята се, че тридесет и седем души са загинали или при експлозия, или от радиационни изгаряния. Роботите са използвани за опити и почистване на покривите на околните сгради, осеяни с парчета уранови горивни пръти и парчета графитни блокове с маси до 50 кг. Роботите се провалиха и така между 3000 и 4000 членове на руската армия бяха изпратени да ги загребят обратно в ямата в центъра на реактора. Радиационните нива, които изпитваха, бяха страхотни, можеха да убият в рамките на един час и така им беше разрешено само 1 минутно излагане, но въпреки това получиха до 20 R, дозата за британски ядрен работник за една година! Винаги имаше допълнителен страх от нова експлозия или самоподдържаща се верижна реакция.

На 6 май емисиите спряха, нещо се беше случило вътре в реактора.
Беше решено, че реакторът трябва да бъде затворен бързо преди дъждът да измие радиоактивния прах и да причини допълнителни проблеми с парата върху червената гореща сърцевина. Около 250 000 души са построили огромен саркофаг от бетон и стомана около реактора.

Най-близкият град беше Припят, по време на инцидента в него живееха над 60 000 души, сега е безлюдно, твърде опасно за хората да живеят там, но твърде скъпо, за да го съборят. През 1989 г., три години след инцидента, нивото на радиация на земята в и около града варира от 80Bq до 2000 Bq. Дървета в близката гора са претърпели мутации от нива на радиация, които за един ден ще дадат на човек петдесет пъти повече радиация от разрешения максимум за една година за британски ядрен работник!

Освен щетите, причинени на реактора, и болестите и смъртта, претърпени от онези, които се опитаха да го направят безопасно, облакът от радиоактивен прах се разнесе на северозапад над Европа. Месото на северните елени в Лапландия стана радиоактивно, както и уелските планински овце и тяхното сак за консумация от човека беше забранено няколко години след инцидента.

Установено е, че концентрацията на радиоактивност при доброволци, които ядат месо от дивеч и козе, е много по-висока от тази при "нормална" диета. Доброволец 122 беше един такъв; той промени хранителните си навици, след като разбра резултатите от първия набор от тестове!

Смяташе се (1991), че нивата на 137Cs в населението на Шотландия ще спаднат до нивата преди инцидента до началото на 1992 г.

През 1992 г. все още имаше проблеми - учените тестват покрива на саркофага за прах, излизащ от повреденото ядро ​​- голяма част от това е плутоний.
Истинският страх сега е, че капакът може да падне обратно в реактора. Шокът от това би освободил огромен облак от радиоактивен прах и тъй като саркофагът не е херметичен, нито някога е проектиран да бъде, това ще избяга, за да предизвика нова катастрофа в околните провинции.
Изглежда, че има три възможности за избор:
а) изградете втори херметически затворен саркофаг около първия, за да продължите работата
(б) покрийте стария саркофаг с пясък
(в) покрийте го с бетон
и двете тези две по-късни възможности биха предотвратили всякаква работа по повредения реактор.

Фукушима
Тази авария в електроцентралата Фукушима в североизточна Япония се случи през март 2011 г. в резултат на земетресение и цунамито, последвало го. Щетите, нанесени на реакторите при освободеното между 10-30% от радиацията, произведена при аварията в Чернобил. Възникна главно поради повреда на помпите, които циркулираха охлаждаща вода през реакторите, които след това прегряваха.