Самое важное. Самое полезное. Самое интересное...
Loading...

Насчёт Фукусимы. Что происходит в реакторах? Технические подробности (+ ВИДЕО)

14 марта 2011
<
Увеличить фото...  

Тут товарищи начали разводить панику, подогреваемую цитатками типа пресловутой заметки Газеты.вру, которая в своей очаровательной манере переврала всё, что можно, в упомянутом ею заявлении. Вот оно, для тех, кто читает по-японски:

http://www3.nhk.or.jp/news/html/20110312/t10014623511000.html

(Для тех, кто НЕ читает -- гуглотранслейт на английский, русский вариант ужасен и практически не поддаётся пониманию.)

Краткий пересказ ситуации, из этого и других источников, на английской википедии есть отличный список сообщения японских иноформагенств: Повреждений от землетрясения станция практически не получила, но, судя по некоторым данным, волной цунами частично накрыло аварийные дизель-генераторы и соединение станции с общей энергосетью Японии. Поэтому, после того как все реакторы были успешно остановлены, дизеля проработали всего час и встали, оставив как минимум один реактор без каких-либо источников электричества (критически необходимых для запитывания главных циркуляционных насосов реактора, поскольку даже выключенный реактор продолжает выделять тепло и нуждается в охлаждении как минимум неделю), кроме резервных батарей.

Заряда батарей, в норме использующихся главным образом для того, чтобы душа была спокойна, пока на дизель-генераторах идёт ремонт и обслуживание, хватает на восемь часов. Когда он исчерпался, ГЦНы встали и охлаждение реактора прекратилось. Тут надо сделать небольшой экскурс в физику ядерного реактора. В обычном режиме реактор работает за счёт того, что атомы урана-235 распадаются на два примерно одинаковых осколка (на самом деле скорее в соотношении 2:3, их образуется великое множество элементов и изотопов в чёткими пиками в области атомных весов 90-100 и 140-150) с выделением нескольких лишних нейтронов, обычно трёх. Каждый из этих нейтронов затем замедляется до скоростей, на которых он уже в состоянии поглотиться другим ядром урана-235 и развалить уже и его надвое -- тоже с выделением нескольких нейтронов, за счёт чего она и является самоподдерживающейся.

Регулировкой поглощения этих нейтронов в пространстве активной зоны и достигается стабильная ядерная реакция, которая не ускоряется, но и не замедляется (коэффициент реактивности -- на самом деле всё, конечно, гораздо сложнее, и это, скорее, коэффициент размножения нейтронов, но в первом приближении их можно грубо считать приблизительно совпадающими -- равен 1). Если он больше единицы -- мощность реактора растёт (т.н. "разгон" реактора), если меньше -- уменьшается. Реактор считается заглушенным, если его коэффициент реактивности равен 0 -- то есть ВСЕ выделяемые атомами урана нейтроны поглощаются и в реакторе выделяется лишь остаточная мощность за счёт распада продуктов разложения урана. Некоторые типы реакторов, вроде печально-знаменитого РБМК, имеют такую физику, что их коэффициент реактивности растёт с пвышением тепературы, но современные водо-водяные реакторы, вроде стоящих в Фукусиме, спроектированы так, чтобы он при этом наоборот падал.

Именно поэтому сообщение Газеты о "неуправляемой цепной реакции" -- полная чушь. Да, можно с натяжкой сказать, что там идёт неуправляемая цепная реакция. Но лишь в том смысле, что в полностью заглушенном реакторе всё-таки осталось чуть более чем до хрена тех самых вышеупомянутых осколков ядер урана-235, большая часть которых нестабильна и продолжает распадаться, естественно с выделением тепла. Именно в этом-то и заключается проблема: поскольку из-за отсутствия электроэнергии охлаждение реактора на какое-то время прекратилось, он начал разогреваться. Остававшаяся в реакторе вода, разумеется, вскипела, и, превратившись в пар, резко подняла давление внутри его корпуса. Поскольку температура неохлаждаемой активной зоны продолжала расти, росло и давление этого радиоактивного пара, пока оно не превысило расчётного предела прочности оболочки реактора.

При этом, даже с учётом того, что армия подогнала мобильную электростанцию, любая попытка подать в реактор воду привела бы (поскольку вода, попав на раскалённую активную зону немедленно бы вскипела) только к дальнейшему росту давления и катастрофическому разрушению оболочки реактора. Поэтому утром в субботу инженеры станции открыли аварийные клапана и стравили радиоактивный пар внутрь т.н. "контейнмента" -- герметичного купола, окружающего реактор, который там существует как раз на этот случай. После этого в реактор тут же была подана вода, и, по вышепроцитированному сообщению, на момент 6 утра 12-го марта уровень воды в реакторе составлял около 1 метра и его расхолаживание вышло на штатный режим.

К сожалению, за это время часть оболочек ТВЭЛов (ТеплоВыделяющих ЭЛементов, таблеток окиси урана герметически запаянных в капсулы из циркония или нержавеющей стали) успела расплавиться (или, как минимум, потрескаться), что привело к загрязнению реакторного газа (который в принципе не особенно радиоактивен) продуктами распада урана -- радиоактивными стронцием, цезием и йодом. Именно они и были отмечены в атмосфере в окрестностях станции, видимо потому, что купол оказался не вполне герметичен и слегка подтравливает. Особой проблемы, впрочем, это на настоящий момент не представляет, поскольку утечка невелика и на проходной станции превышение уровня радиации наблюдается всего лишь восьмикратное, что достаточно неприятно, но в краткосрочной перспективе неопасно. Тысячекратное превышение о котором пишут газеты -- это превышение ПОД КУПОЛОМ, внутри защитной гермооболочки реактора.

Поэтому можете пока что вздохнуть спокойно -- ситуация под контролем и кроме длительной и дорогой процедуры дезактивации гермооболочки ничем особо страшным нам эта авария не грозит, и эвакуация населения из окрестностей проводится главным образом для очистки совести. Если оболочка не будет разрушена афтершоком, то примерно через неделю её начерно отмоют, реакторы остынут и TEPCO останется только подсчитать убытки. ;)

(07:03 GMT)

Апдейт 1: Таки накаркал. На станции прозвучал взрыв и, по отзывам обрушился потолок/стены реакторного зала. Вопрос теперь -- повреждена ли гермооболочка.

(07:17 GMT)

Апдейт 2: Фон в окрестностях станции -- 1015 микрозивертов (в час?), или порядка 100 миллирентген. То есть, похоже, таки оболочка рухнула.

(07:20 GMT)

Апдейт 3: Ветер северо-восточный, так что в течении пары часов всю дрянь сдует в море, тьфу-тьфу-тьфу.

(08:15 GMT)

Апдейт 3.5: Картинка которая тут была -- скорее всего фейк, поскольку противоречит данным о ветре, да и дозы уровня практически чернобыльского -- а о таком уровне загрязнения пока не сообщают. Если всё-таки интересно -- см. в комментах.

(07:30 GMT)

Апдейт 4: По некоторым сообщениям (в том числе Франс Пресс) реактор пытались охлаждать водородом, который и взорвался. Возможно, впрочем, судя по тому, что некоторые источники сообщали о температурах в районе 1200 градусов, возможно просто вода начала выделять водород на горячих циркониевых оболочках ТВЭЛов, после чего всё и бабахнуло.

(07:45 GMT)

Апдейт 5: Теперь уже говорят, что взрыв и обрушение стен -- результаты афтершока.

(09:03 GMT)

Апдейт 6: Уровень радиации вроде бы снижается: http://www.lenta.ru/news/2011/03/12/lower/

(11:01 GMT)

Апдейт 7: Спасибо [info]alex_lotos за микро-ликбез о радиации и о том, с чем её едят. Мне как-то не пришло в голову, что многие об этом ни сном, ни духом:

Живя в современном мире, важно знать, что такое радиация и каким образом она влияет на людей, животных и растительность. Степень воздействия радиационного излучения на организм человека принято измерять в Зивертах (сокращенно Зв, 1 Зв = 1000 мЗв = 1000 000 мкЗв). Делается это с помощью специальных приборов для измерения радиации — дозиметров.

Под воздействием естественной радиации каждый из нас облучается в год на 2,4 мЗв, и мы этого не ощущаем, так как данный показатель является абсолютно безопасным для здоровья. Но при высоких дозах облучения последствия для организма человека или животного могут быть самые тяжелые. Из известных заболеваний, которые возникают вследствие облучения организма человека, отмечаются такие, как лейкоз, лучевая болезнь со всеми вытекающими отсюда последствиями, всевозможные виды опухолей, катаракта, инфекции, бесплодие. А при сильном облучении радиация может даже вызвать ожоги! Примерная картина последствий радиации при различных дозах выглядит следующим образом:

при дозе эффективного облучения организма в 1 Зв происходит ухудшение состава крови;

при дозе эффективного облучения организма в 2 — 5 Зв возникает облысение и белокровие (т.н. "лучевая болезнь");

при дозе эффективного облучения организма в 3 Зв около 50 процентов людей умирают в течение одного месяца.

При авариях на радиационно–опасных объектах основным поражающим компонентом выбросов является радиоактивный йод. При вдыхании йод накапливается в щитовидной железе, разрушает ее и провоцирует развитие рака щитовидной железы.
Калия йодид – при своевременном применении полностью защищает щитовидную железу от накопления радиоактивного йода.Прием первой таблетки Калия йодида до облучения или в течении 30 минут после облучения обеспечивает полную защиту щитовидной железы от радиоактивного йода, через 2 часа эффективность применения снижается в 2 раза, через 4 и более часов его применение уже практически неэффективно.

(11:48 GMT)

Апдейт 8: Поскольку меня тут обвиняют в нагнетании паники, ещё раз подчеркну: насколько бы это ни было похоже на Чернобыль, это НЕ ОН. Поводов для паники пока можно придумать только один: отсутствие подробной и открытой информации о происшедшем -- тут японцы на СССР как раз весьма похожи. Но по всем признакам и принципам работы реакторов и АЭС такого типа понятно, что авария, пусть и серьёзная, но НЕ КАТАСТРОФИЧЕСКАЯ. Сам реактор цел и успешно удерживает то, что должен, а взрыв произошёл ВНЕ его. Утечка была, судя по последжним данным, разовая, и не особо сильная, так что пока что паниковать нет ни смысла, ни повода. Пить йод, в общем, тоже -- потому что передозировка йода штука тоже весьма неприятная, и получать её за просто так, когда нет никакого заражения, совершенно незачем. В общем, ждите новостей.

(12:33 GMT)

Апдейт 9: Наконец-то какая-то прямая информация, а не пересказы. Ёмиури передаёт сообщение секретаря Кабмина:

http://translate.google.com/translate?hl=ru&sl=ja&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.yomiuri.co.jp%2Fnational%2Fnews%2F20110312-OYT1T00654.htm%3Ffrom%3Dtop

В двух словах -- взрыв произошёл ВНЕ реактора, причём не только собственно корпуса, но и защитной гермооболочки, контейнмент НЕ ПОВРЕЖДЁН, утечка радиоактивных газов умеренна. Источник водорода пока не называется.

(13:18 GMT)

Апдейт 10: Сорока на хвосте принесла, что взрыв был НЕ в реакторном зале, а в соседнем помещении. Что, совокупно с вот этим наводит на мысль, что водород, который взорвался, вообще не имел к охлаждению реактора никакого отношения, а использовался для охлаждения турбоагрегатов в соседнем здании, а то, что облицовка полетела с реакторного зала -- просто особенности распространения ударной волны.

(23:43 GMT)

Апдейт 10.5: Опять конфликтующие сообщения о месте взрыва. Впрочем, реактор остаётся цел и уровень радиации падает.

(23:43 GMT)

Апдейт 11: Схожие неполадки на двух других реакторах станции, но, похоже, в заметно меньших масштабах. Возможно будут стравливать пар и из них, так что утечка может на какое-то время увеличиться. Кроме того, имеются проблемы с охлаждением реакторов на станции Фукусима-2 неподалёку. В общем, эпопея ещё далеко не окончена.

(00:24 GMT)

Апдейт 12: Коммент со ссылкой на человека, который работал именно с таким типом реакторов и разбирается в деталях. Не меняю ничего, копирую как есть:

http://orbiter-forum.com/showthread.php?p=249610&postcount=175

* Реактор сооружён в 1971 году, на основе американских конструкций BWR/4 или BWR/5.

* Охлаждение и так было не в лучшей форме до землетрясения, потому что пострадало до того.

* Фотографии повреждений от цунами показывают, что все охладительные насосные станции на берегу были полностью уничтожены.

* Реактор заглушили аварийно по приходу продольной волны от землетрясения. Один управляющий стержень не пошёл, или, по крайней мере, индикация показывает, что не пошёл.

* Подачи внешнего электропитания на реактор нет.

* Внутренних дизель-генераторов на то, чтобы запитать охладительные насосы, нет.

* Внешние мобильные дизель-генераторы невозможно подсоединить к насосам.

* Единственные насосы которые работали, работали от аккумуляторов, и сдохли спустя несколько часов. Было сообщение, что комплект аккумуляторов был заменён ночью, как минимум, раз.

* Управление давлением в реакторе утрачено, что ведёт к лавинообразному повышению температуры из-за недостаточного охлаждения.

* Докладывали, что автоматический дренаж давления не работает, уровень давления от 150 до 200% от номинального, то есть, 100-140 атм.

* Уровень радиации в центре управления АЭС в тысячу раз превышает нормальный, нормальный - 0.15 микрозивертов в час.

* Наблюдался взрыв, но без видимых языков пламени. Крыша и стены разрушены, но стальной каркас корпуса стоит на месте.

* Ударная волна, наблюдаемая в первые мгновения взрыва над крышей корпуса виднелась как фронт конденсации, но не было сконденсированного пара, что означает сверхзвуковую скорость распространения. Стало быть, это был взрыв водорода, а не термический паровой взрыв (при таком варианте скорость фронта была бы не более звуковой и был бы большой объём пара).

* Потребное количество водорода для такого взрыва может сформироваться на АЭС только в том случае, если корпуса ТВЭЛов нагреются достаточно, чтобы начать экзотермически окисляться водой-хладагентом. Начинается этот процесс при температуре 1750 К и быстро нагревает ТВЭЛы выше температуры плавления циркония 2150 К.

* Раздувание и разрыв ТВЭЛов происходит ещё при гораздо меньших температурах, около 1500 К.

* Языков пламени после взрыва нет, но их и не следовало ожидать (нет такой большой графитовой обкладки, как в Чернобыле, и вообще горючего материала вокруг немного - так что туча пыли скрыла пожар, который был).

* Радиация в первом энергоблоке составляет 106 миллизивертов, судя по персональному дозиметру рабочего. Это в 700000 раз выше, чем нормальная часовая доза около работающего реактора.

* Снаружи АЭС обнаружены излучающие цезий и йод. Цезий мог появиться из повреждённых фильтров внутри строения с реактором, но йод, как правило, имеется только внутри самих ТВЭЛов, что заставляет думать, будто некоторые из них уже разрушились и целостность первичного контура охлаждения нарушена, или же что выброс стравливаемого пара уже содержал в себе вещество разрушенных ТВЭЛов.

Судя по этим фактам, моя оценка текущей ситуации такова, что плавление реактора уже, по крайней мере, в четвёртой стадии. Сложно сказать, разорван или нет первичный контур охлаждения, потому что йод мог взяться и из других источников в такой ситуации, как сейчас. Если насосов охлаждения оказалось недостаточно, чтобы удержать температуру ниже 1500 К, их и подавно не хватит, чтобы предотвратить пятую стадию, и формирование расплава рабочей зоны реактора.

Охлаждать реактор морской водой сейчас лучший выход, но у меня есть сомнения, что с неработающими насосами и в здании, полуразрушенном взрывом, эта операция позволит опустить температуру ниже 1500 К достаточно быстро. Если у них получится, то ситуацию можно будет взять под контроль, но сам реактор в любом случае безвозвратно потерян.

Если же шестую фазу плавления не удастся предотвратить, термические взрывы пара внутри корпуса реактора уже сами по себе очень плохая штука. Если же пара будет образовываться не так много, его всё-таки можно будет стравливать ценой дальнейшего заражения местности.

При наступлении шестой стадии есть два возможных исхода: попытки охлаждения увенчаются успехом и расплав активной зоны затвердеет в нижней части реактора - в этом случае реактор утрачен, но заражение ограничено. Или же случится новый закритический переход, потому что в нижней части реактора недостаточно поглотителя и нейтронных ядов, чтобы заглушать реакцию, что приведёт к резкому росту давления и температуры, которые разрушат корпус реактора и испарят большое количество воды (как внутреннего охладителя, так и морской). В результате - распространение радиоактивных осадков на большие территории, возможно, во многих странах.

Большой уровень радиации на АЭС позволяет думать, что закритичность, возможно, уже есть, или нарушена герметичность первого контура и уровень заражения в здании реактора, но снаружи защиты, значительно выше, чем должен быть.

Но это не единственная опасность. Если поливать холодной морской водой горячий реактор, то это само по себе может вызвать броски давления и взрывы, а также разрушение оболочки под действием температурного перепада.

В лучшем случае, будет локальное заражение местности. Реактор полностью потерян. В худшем случае будет мощный паровой взрыв под действием окончательного плавления активной зоны.

Это не повторение инцидента на Три-Майл Айленд. В тот раз, плавление было остановлено в шестой фазе, но важное отличие в том, что на ТМА охлаждающие насосы не были полностью выведены из строя, а только остановлены из-за кавитации, и принудительная циркуляция охладителя была восстановлена, когда следующая смена заметила, что натуральная циркуляция не работает из-за образования паровых пузырей в трубопроводах. Когда они снова включили насосы, температура резко снизилась, и ситуация постепенно была взята под контроль (спустя три дня после инцидента состояние реактора уже было измеряемо).

В этом же случае реактор придётся охлаждать только снаружи, до того момента, пока не удастся подать питание на охладительные насосы. Если этому помешают повреждения от взрыва, то тогда остаётся только наружное охлаждение, да и то, как последний шанс. Если в активной зоне возникнет закритичность, то тогда морская вода только навредит, и такое охлаждение будет служить только для очистки совести - мол, пытались сдержать смертельно опасное развитие ситуации, но не вышло. Вода может помочь, разве что, снизить количество материала, покидающего активную зону, но грязи в верхнюю атмосферу всё равно улетит предостаточно.

Ещё раз -- это не мои данные, все претензии -- по ссылке.

Дополнительно обращаю внимание, что это сценарий худшего варианта.

Который, похоже, всё-таки не оправдывается.

(05:31 GMT)

Апдейт 13: Веселье продолжается. Проблемы с охлаждением возникли на нескольких других реакторах обеих АЭС. Третий реактор Фукусимы-1 тоже близок к расплавлению, из перегретых реакторов сбрасывают радиоактивный пар, из-за чего в окрестностях станции периодически подскаскивает уровень радиации. Судя по всему, большинство реакторов решили окончательно списывать, поскольку пробегали сообщения о проливке их морской водой при помощи аварийных насосов -- первостепенной задачей остаётся недопущение расплавления АЗ. Уровня первого реактора, впрочем, проблемы не достигают, да и теперь уже более-менее понятно чего ждать. TEPCO, правда, придётся восстанавливать станцию практически с нуля, поскольку большая половина оборудования теперь будет проходить по разряду низкоактивных отходов, а реакторы, залитые морской водой восстановлению не подлежат и должны быть заменены полностью...

(12:18 GMT)

Апдейт 14: В Японии начинаются веерные отключения электроэнергии. Компания TEPCO признала, что на настоящий момент она может обеспечить только 75% от потребляемой в норме мощности. Во многих городах отключают рекламу и иллюминацию, в наиболее пострадавших областях будут производиться отключения потребителей примерно на три часа в сутки по скользящему графику. Более того, на настоящий момент в наиболее пострадавших районах электроснабжение практически утрачено, без света сидят до двух с половиной миллионов домохозяйств.

(17:28 GMT)

Апдейт 15: Чем дальше в лес, тем толще партизаны. TEPCO, будучи такой TEPCO, похоже ремонт реакторов производила в своеобычной манере (дело в том, что за этой компанией было неоднократно замечено редкостное раздолбайство в ремонте и обслуживании реакторов), и теперь у них на третьем реакторе аварийные клапана и измерители уровня воды в реакторе то ли не работают вообще, то ли работают в нештатном режиме, и охлаждение реактора ведётся, грубо говоря, на ощупь. На их же АЭС в Онагаве, где в своё время трещины в трубе с радиоактивным паром тупо заклеивались скотчем, тоже было отмечено повышение уровня активности в воздухе -- небольшое, правда. Впрочем, пока им сравнительно везло, будем надеяться, что везение продолжится.

(05:55 GMT)

Апдейт 16: Ну что, как и требовалось доказать, на третьем реакторе повторяется ситуация с первым. Опять взорвался водород, и опять неясно, какой именно: то ли водород из системы охлаждения турбогенераторов, то ли водород, образующийся в ходе пароциркониевой реакции -- взаимодействия горячего водяного пара с раскалённым цирконием оболочек ТВЭЛов. По идее после первого взрыва на него должны бы были обратить внимание и озаботиться отводом -- но, видимо, не срослось...

(09:23 GMT)

Апдейт 17: Что-то братцы-японцы заюлили. Информации по второму взрыву никакой, а тем временем, по некоторым данным, СО отказала и на третьем реакторе...

Источник: http://khathi.livejournal.com/66370.html

 Комментарии: 0 шт.   Нравится: 0 | Не нравится: 0 

Комментарии

Социальные комментарии Cackle Все комментарии

Также в разделе «Мир»

Расписание

Расписание транспорта. Краматорск, Харьков

Расписание

Музыка

Loading...

Справочник ВУЗов Украины